UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIADEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

SANTIAGO-CHILE

DISENO DE UN SISTEMA DE MONITOREOEN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE

AGUAS SERVIDAS P.T.A.S.

CRISTIAN ESPINOZA BARRIA

MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL MECANICO

PROFESOR GUIA : Dr.-Ing. Miriam Roth KliemPROFESOR CORREFERENTE :Ing.-Mg. Luis Guzman Bonet

Diciembre 2018

Resumen

En este trabajo se pretende disenar un sistema de monitoreo, tanto para fines ope-racionales como de mantenimiento para la Planta Tratamiento de Aguas Servidas deCoyhaique(P.T.A.S.), la cual pertenece a la empresa AGUAS PATAGONIA S.A. Conel fin de representar lo mas fielmente posible todas las caracterısticas del proceso esnecesario analizar los diferentes subprocesos presentes en la P.T.A.S. realizando dia-gramas de flujo para las lıneas de aguas y lodos. Para esto se genera un plano de laplanta, descomponiendo la planta en ocho subprocesos siendo estos:

Grupo Generador

Pre Tratamiento

Reactor Aireador

Clarificador

Camara Contacto

Digestor

Mesa Espesadora

Filtro Banda

Para cada una de estas etapas se identifica su objetivo, se establecen indicadores dedisponibilidad, calidad y rendimiento.Debido al hecho que ademas se busca crear una base de datos con las variables presentesen los flujos de trabajo de la P.T.A.S. se establece una serie de evaluaciones estadısticasy consideraciones necesarias para poder monitorear los procesos y la planta. Esto serealiza con dos tipos de evaluacion: la primera mediante ındices de Rendimiento gene-ral del Proceso y el segundo Rendimiento General Promedio Planta respectivamente.Se complementa esta evaluacion mediante el uso de herramientas estadısticas buscando

I

identificar la inestabilidad del proceso, junto con sus causas para poder anteponerse aalgun tipo potencial de falla, como lo puede ser: fatiga, deterioro, diferencias en calidadmateria prima, entre otros. Entre las caracterısticas principales de esta herramienta seencuentra el formato de presentacion de resultados, los cuales se entregan de maneragrafica y con escapa de colores representativos con el fin de ser transversal a todos losniveles de la empresa, es decir, contar con una lectura precisa, concisa y ademas moti-vadora para invitar a participar del proceso del ingreso de datos y aun mas importante,de la toma de decisiones

II

Indice general

Indice general III

Indice de figuras V

Indice de tablas IX

1. Introduccion 4

1.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2. Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. Marco Teorico 9

2.1. Objetivos Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2. Tipos de Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3. Sistema de mantenimiento, TPM Mantenimiento total productivo . . . . 19

3. Planta Tratamiento 26

3.1. Descripcion general del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2. Descripcion por subproceso e identificacion de las maquinas . . . . . . 30

4. Indicadores y su importancia 39

4.1. Indicadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.2. Rendimiento General del Proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.2.1. Disponibilidad o Availability: (A) . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.2.2. Rendimiento: (R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.2.3. Tasa Calidad: (Q) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4.3. Rendimiento General Promedio P.T.A.S. . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5. Analisis estadıstico 50

III

6. Desarrollo del sistema de monitoreo 58

6.1. Desarrollo sistema monitoreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596.1.1. Pre tratamiento (PT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626.1.2. Reactor Aireador (RA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636.1.3. Clarificador (CL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656.1.4. Camara Contacto (CC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666.1.5. Mesa espesadora (ME) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686.1.6. Digestor (Dig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716.1.7. Prensa Lodos (PL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 746.1.8. Grupo Generador (GG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6.2. Graficacion de Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786.2.1. Formato de fondo y ejes de coordenadas . . . . . . . . . . . . . 78

7. Resultados 81

7.1. Interpretacion de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 867.2. Valoracion rendimiento general proceso y planta . . . . . . . . . . . . . 957.3. Valoracion de la inestabilidad estadıstica . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

7.3.1. Construccion Carta Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 967.3.2. Patrones no Aleatorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

8. Conclusiones 105

8.1. Horizonte Desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Bibliografıa 121

IV

Indice de figuras

1.1. Configuracion tıpica de una planta de aguas servidas (Baranao, P. &Tapia, A. (2004, Julio) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2. Sistema de tratamiento aguas servidas en Chile . . . . . . . . . . . . . 7

2.1. Representacion alineamiento objetivo empresa . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2. Representacion objetivos mantenimiento (Elaboracion propia) . . . . . 12

2.3. Perfil rendimiento de un activo al cual se le aplica una polıtica de man-tenimiento correctivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.4. Perfil rendimiento de un activo al cual se le aplica una polıtica de man-tenimiento preventivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.5. Perfil rendimiento de un activo al cual se le aplica una polıtica de man-tenimiento preventivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.6. Situacion de inspeccion correa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.7. Mantenimiento Productivo Total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.8. Caracterısticas principales T.P.M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.9. Pilares del Sistema TPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.10. Perdidas Principales TPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.1. Diagrama flujo planta tratamiento aguas servidas . . . . . . . . . . . . 26

3.2. Diagrama flujo lınea de aguas planta tratamiento aguas servidas . . . . 27

3.3. Diagrama flujo lınea de lodos Planta Tratamiento Aguas servidas (Ela-boracion propia) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.4. Medidor ultrasonico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.5. Diagrama Pre tratamiento(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . . . 31

3.6. Esquema Pre Tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.7. Diagrama Reactor Aireador(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . . 32

3.8. Esquema Reactor Aireador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

V

3.9. Diagrama Clarificador(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.10. Esquema Clarificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.11. Diagrama Camara contacto(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . . 34

3.12. Esquema Camara Contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

3.13. Diagrama Mesa espesadora(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . . 35

3.14. Diagrama digestor(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.15. Esquema Digestor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.16. Diagrama Prensa de lodos(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . . 37

3.17. Diagrama Grupo Generador(Elaboracion propia) . . . . . . . . . . . . 38

3.18. Esquema Grupo Generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.1. Diagrama esquematico para calculo OEE . . . . . . . . . . . . . . . . 47

5.1. Diagrama Ishikawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.2. Carta control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

5.3. Carta control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

6.1. Diagrama Planta P.T.A.S. segun los subgrupos . . . . . . . . . . . . . . 58

6.2. Diagrama decisiones para ındice tasa calidad . . . . . . . . . . . . . . 61

6.3. Esquema calculo Disponibilidad para Pre tratamiento . . . . . . . . . . 62

6.4. Distribucion Rendimiento para Subproceso Aireacion . . . . . . . . . . 64

6.5. Distribucion Rendimiento para Subproceso Clarificacion . . . . . . . . 67

6.6. Distribucion Rendimiento para Subproceso Mesa espesadora . . . . . . 70

6.7. Distribucion tasa calidad para Subproceso Digestor . . . . . . . . . . . 73

6.8. Distribucion tasa calidad para Subproceso Prensa Lodos . . . . . . . . 76

6.9. Formato basico para graficos de resultado para un ano . . . . . . . . . . 78

6.10. Clasificaciones segun Indice General Proceso . . . . . . . . . . . . . . 79

7.1. Ingreso mediciones Grupo Generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.2. Ingreso mediciones Pre Tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

7.3. Ingreso mediciones Reactor Aireador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

7.4. Ingreso mediciones Clarificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

7.5. Ingreso mediciones Camara Cloracion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

7.6. Ingreso mediciones Digestor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

7.7. Ingreso mediciones Mesa Espesadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

7.8. Ingreso mediciones Filtro Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

VI

7.9. Indice General Proceso a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

7.10. Indice General Proceso b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

7.11. Indice General Planta P.T.A.S. Coyhaique . . . . . . . . . . . . . . . . 87

7.12. Indicador General Proceso Reactor Aireador . . . . . . . . . . . . . . . 88

7.13. Indicador General Proceso Filtro Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

7.14. Indicador General Proceso Mesa espesadora . . . . . . . . . . . . . . . 90

7.15. Indicador General Proceso Digestor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

7.16. Indicador General Proceso Mesa Espesadora posterior a la intervencion 92

7.17. Indicador General Planta posterior a la intervencion de le Mesa espesa-dora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7.18. Rendimiento Planta Promedio con y sin modificacion . . . . . . . . . . 93

7.19. Esquema de las zonas presentes en la carta de control . . . . . . . . . . 99

7.20. Desplazamiento en el nivel del proceso presente en la carta de control . 100

7.21. Tendencias en el nivel del proceso en la carta de control . . . . . . . . . 101

7.22. Ciclos recurrentes en la carta de control . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

7.23. Mucha Variabilidad en la carta de control . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7.24. Falta variabilidad en la carta de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

8.1. Rendimiento general promedio subprocesos . . . . . . . . . . . . . . . 106

8.2. Esquema subproceso Mesa Espesadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

8.3. Rendimiento subproceso Mesa Espesadora . . . . . . . . . . . . . . . . 108

8.4. Rendimiento general promedio subprocesos cambiando bomba deshi-dratante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

8.5. Rendimiento general promedio subprocesos modificando “Mesa Espe-sadora” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

8.6. Rendimiento general promedio subprocesos modificando “Digestor” . . 110

8.7. Rendimiento general planta promedio tras modificaciones individualesy combinadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

8.8. Ingreso mediciones Grupo generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.9. Ingreso mediciones Pre Tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.10. Ingreso mediciones Reactor Aireador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.11. Ingreso mediciones Clarificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

8.12. Ingreso mediciones Camara Contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

8.13. Ingreso mediciones Mesa espesadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

8.14. Ingreso mediciones Digestor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

VII

8.15. Ingreso mediciones Filtro Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1198.16. Curva Rendimiento Bomba ALLWEILER AEB 1E 550 . . . . . . . . . 120

VIII

Indice de tablas

6.1. Categorıas para la evaluacion cualitativa de tasa calidad . . . . . . . . . 616.2. Categorıas para la evaluacion periodo de retencion segun la cantidad de

dıas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726.3. Categorıas para la evaluacion de tasa calidad segun la humedad de lodos 75

7.1. Identificacion de oportunidades P.T.A.S. . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.2. Indice general planta para caso original y con modificacion . . . . . . . 93

8.1. Factores para la construccion de las cartas de control . . . . . . . . . . 1138.2. Lımites maximos permitidos para la descarga de residuos lıquidos a

cuerpos de aguas fluviales (Fuente D.S. No 90) . . . . . . . . . . . . . 1148.3. Indice general del proceso para cada etapa . . . . . . . . . . . . . . . . 116

IX

Abreviatura

S.I.S.S. : Superintendencia de Servicios Sanitarios.

GG : Grupo Generador.

PT : Pre Tratamiento.

GS/D : Grit Separador/Desarenador

Rf : Rejilla Fina

RA : Reactor Aireador.

Imp : Impeller

SrI : Soplador Reactor Aireador I

SrII : Soplador Reactor Aireador II

CL : Clarificador.

CC : Camara Contacto.

bccI : Bomba Apoyo Cloracion I

bccII : Bomba Apoyo Cloracion II

ME : Mesa Espesadora

HAPME : Helice Agitadora Polımero, Proceso Mesa Espesadora

BAAME : Bomba Alimentacion Agua, Proceso Mesa Espesadora

BDME : Bomba Deshidratante, Proceso Mesa Espesadora

1

BCMME : Bomba Centrıfuga Mezcladora, Proceso Mesa Espesadora

MEME : Mesa Espesadora, Proceso Mesa Espesadora

Dig : Digestor.

SDigI : Soplador Digestor I

SDigII : Soplador Digestor II

SDigIII : Soplador Digestor III

%U : Porcentaje Utilizacion

PL : Prensa Lodos.

FiltroBPL : Filtro Banda, Proceso Filtro Banda

HAPPL : Helice Agitadora Polımero, Proceso Filtro Banda

BMPPL : Bomba Mezcladora Polımero, Proceso Filtro Banda

BTEPL : Bomba Expulsion Lodos Tornillo Excentrico, Proceso Filtro Banda

MPPL : Mezclador Polımero, Proceso Filtro Banda

%H : Porcentaje Humedad

T.P.M : Sistema Mantenimiento Productivo Total

A : Disponibilidad.

To : Tiempo disponible para operar.

Tnp : Tiempo de paradas

MTBF : Mean Time Between Failures

MTTR : Mean Time To Repair

R : Rendimiento.

Nc : Numero de unidades conformes conforme a las especificaciones de calidad

Ntotal : Numero total de produccion

2

Q : Tasa Calidad.

RGP : Rendimiento General Proceso

R.G.PromP.T.A.S. : Rendimiento General Promedio Planta Tratamiento AguasServidas.

3

Capıtulo 1

Introduccion

Se busca realizar un sistema de monitoreo para la planta de tratamiento aguas ser-vidas Coyhaique(P.T.A.S.), en donde son analizados todos los tipos de tratamientos yprocesos que existen en los flujos de agua y lodos, identificando debidamente las eta-pas y subprocesos presentes a lo largo de toda la P.T.A.S. creando una base de datoscon todas las variables presentes. Este sistema de monitoreo busca siempre realizar uncontrol tanto de procesos como estadısticos a todas las variables estableciendo de lamanera mas representativa posible indicadores de disponibilidad, rendimiento y tasa decalidad.Se inicia este apartado realizando una breve descripcion del contexto del tratamiento deaguas servidas empezando por mencionar que la cobertura en los tratamiento de aguasservidas se ha incrementado de manera sustancial desde comienzos del siglo XXI de-bido a la promulgacion de la norma de emision para la regulacion de contaminantesasociados a las descargas de residuos lıquidos a aguas marinas y continentales superfi-ciales (Ministerio secretarıa general de la presidencia) alcanzando un nivel de coberturacercano al 99, 8 % respecto a las aguas servidas recolectadas de la poblacion urbana na-cional.1

En esta norma se establece las concentraciones maximas de contaminantes permitidosen los residuos lıquidos descargados por las fuentes emisoras a los cuerpo de agua ma-rinos y continentales superficiales de la republica de chile, esto con el fin de “mejorarsustancialmente la calidad ambiental de las aguas, de manera que estas mantenga oalcancen la condicion de ambientes libres de contaminacion, de conformidad con la

1 [1] Tratamientos de Aguas Servidas, 2017

4

constitucion y las leyes de la Republica”2

Dicho esto se procede a realizar una pequena descripcion de una planta autorizada yaprobada por el Sistema de Evaluacion de Impacto Ambiental (SEIA) y aquellas auto-rizadas por la superintendencia de servicios sanitarios (SISS) para poblaciones igual omayor a 2500 habitantes, debido al numero de poblacion de la ciudad de Coyhaique.En este tipo de plantas se identifica la implementacion de: tratamiento primario, secun-dario, terciario o avanzado, desinfeccion, tratamiento de lodos, entre otros tal y comose presenta en la siguiente Figura-1.1.

Figura 1.1: Configuracion tıpica de una planta de aguas servidas (Baranao, P. & Tapia,A. (2004, Julio)

En especıfico para la planta de tratamiento de Coyhaique (P.T.A.S) la cual es laencargada de recolectar, tratar y disponer las aguas servidas de los clientes dentro delterritorio de las areas concesionadas de la XI region de Aysen, entre estas se encuen-tran mas de 26000 hogares los cuales representan una poblacion superior a los 80.000habitantes, se describira el proceso en detalle identificando las entradas y salidas res-pectivas para poder realizar un analisis posterior del mismo. Debido a lo fundamentalque es esta planta en el equilibrio y el cumplimiento de las normal medio ambientalesimpuestas por la SISS, es de vital importancia la correcta implementacion y diseno delsistema de monitoreo, para mantener siempre un correcto control y cumplimiento delos objetivos generales de la empresa en todo ambito no tan solo operacionales, ya queeste sistema busca generar beneficios propios del sistema mantenimiento total comolo son cero accidentes, cero defectos y cero perdidas en la busqueda continua por laexcelencia.

2 [2] D.S. No 90

5

1.1. Objetivos

Objetivo Principal

Disenar un sistema de monitoreo para la planta de tratamiento aguas servidasCoyhaique P.T.A.S.

Objetivo Secundario

Analizar los diferentes procesos y subprocesos presentes en la planta identifican-do los diagramas de flujo para las lıneas de aguas y lodos. P.T.A.S.

Establecer indicadores de disponibilidad, calidad y rendimiento adecuados parala evaluacion que represente cada etapa del proceso.

Crear una base de datos con las variables presentes en la planta tratamiento aguasservidas.

6

1.2. Estado del arte

Actualmente en Chile existen al menos unas 260 plantas de tratamientos de aguasservidas, las cuales prestan servicio a mas de once millones de habitantes en el territo-rio nacional. Entre los distintos tipos de tecnologıas de tratamiento presentes en chilese destacan: “Lodos activos”, “Lagunas Aireadas”, “Emisario Submarino”, “Primario+ desinfeccion”, “Laguna Estabilizacion”, entre otros.

Su distribucion se comporta como se puede ver en la figura-1.2 Se puede apreciaruna predominancia de un 60 % de lodos activos.

Figura 1.2: Sistema de tratamiento aguas servidas en Chile

Los tipos de tecnologıas presentes en chile se pueden clasificar en tres grupos:“Convencionales”, “No Convencionales” y “Emisarios Submarinos” en los cuales 117,18y 32 plantas respectivamente.

7

Sistemas Convencionales:

Se caracterizan por incorporar mecanizacion del proceso y estos a su vez se puedendistribuir en tres tipos de cultivos:

1. Cultivo Suspendido como Lodos Activados en todas sus modalidades.

2. Cultivo Fijo como Biofiltros, Biodiscos, entre otros.

3. Lagunas Aireadas

Sistemas No Convencionales:

No presentan mecanizacion, por este motivo para su correcta realizacion se debedisponer de un gran terreno.

Emisarios Submarinos:

Estos disponen las aguas servidas de las zonas saneadas en un lugar del Oceano,realizando el tratamiento mediante una autodepuracion natural sin producir dano alecosistema acuatico y al litoral costero.

Todos estos tipos de plantas y tecnologıas tienen un objetivo en comun que estacombinando cada vez mas importancia, cuidar el recurso hıdrico. Dado que los efectosde la contaminacion en el agua podrıan llevar a la tierra a un punto de no retornoen cunado al cambio climatico, importante es hacer conciencia que podrıa llegar elmomento que esta se agote o que solamente se encuentre contaminada y no potable, enespecıfico para el poblado de Coyhaique, esto cobra aun mas fuerza debido a que segunun informe de la OMS (Organizacion Mundial de la Salud) situa a esta ciudad como lamas contaminada de America.

8

Capıtulo 2

Marco Teorico

Actualmente en las empresas existe la necesidad de la busqueda incansable pormejoras en todo ambito, debido a la gran cantidad de competencia que existe en el mer-cado global, ya no basta con mantener un buen funcionamiento de los procesos tantointernos como externos. Sino que es necesario constantemente ir evaluando y asegu-rando la excelencia competitiva (Valores World Class), por ende se genera la exigenciade optimizar el rendimiento de cada elemento, unidad, equipos, subprocesos ya seanmecanicos, economicos, electricos, biologicos e incluso administrativos entre otros.Incorporando todos estos elementos con el fin de poder apuntar siempre a que las es-trategias y decisiones se alineen con los objetivos globales de la empresa. Debido altamano y la automatizacion cada vez mayor de procesos, el mantenimiento de estosse convierte en algo fundamental para mejorar y competir como empresa lıder todoambito ya sea costos, calidad, produccion y responsabilidad. Donde en sus inicios selimitaban al mantenimiento correctivo y la reparacion de errores, hasta los preventivoscondicionales pasando por su analogo programado. El Mantenimiento se debe asociara priori como el conjunto de acciones planificadas que buscan asegurar la disponibili-dad y buen funcionamiento de un determinado equipo, proceso o planta, este conceptose desarrolla en el transcurso de este capıtulo, donde no solo se define los principa-les objetivos que persigue el mantenimiento sino que tambien se explican los tipos demantenimientos estableciendo el sistema de mantenimiento que se desarrolla en estetrabajo.

9

2.1. Objetivos Mantenimiento

Es importante destacar que el mantenimiento en sı, no es un objetivo es mas unaherramienta la cual debe esta alineado al igual que todas las etapas y procesos de laempresa, con los requerimientos del cliente tal y como se puede representar en la figura-2.1.

Figura 2.1: Representacion alineamiento objetivo empresa

Dicho esto, se realiza a continuacion una breve descripcion de los objetivos princi-pales que persigue el mantenimiento agrupados en 4 principales grupos:

Produccion

Considerado generalmente como el grupo mas importante de objetivos del manteni-miento, pero no el unico como se vera a continuacion, se caracteriza principalmente porbuscar garantizar que todos los componentes necesarios para mantener una optima pro-duccion se encuentran en buen funcionamiento, en otras palabras, se busca sostener unaoptima disponibilidad conservando la confiabilidad de los sistemas, establecimientos,maquinas, equipos, entre otros.

Costos

Como es esperarse, desempenarse dentro del presupuesto siempre es uno de losobjetivos mas importantes y posiblemente sea la forma de evaluacion principal, don-de mantenerse en el rango economico se traduce en abaratar costos, lo cual se puedeasociar a aumentar la vida util tanto de las maquinas como de las instalaciones en sı,

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haciendo buen uso del inventario ademas de disminuir al maximo la incidencia de lasfallas.

Calidad

Objetivo incuestionable, ya que sin importar el numero o complejidad de las repa-raciones, es esencial mantener o mejorar el nivel de calidad presente en la produccion,es decir, ajustar cualquier tipo de anomalıa que pueda mermar la calidad del productoproducido, para siempre asegurar que como mınimo se cumplen con los requerimientostanto del cliente como propios de la empresa.

Responsabilidad

Este ultimo enfoque tienes varios subgrupos interesantes en donde destacan el per-sonal y el entorno de la empresa. Para el primer subgrupo los objetivos mas busca-dos son mantener correctamente las protecciones de seguridad en las instalaciones y/omaquinas para evitar accidentes, ademas de capacitar al personal sobre la forma correc-ta de proceder para evitar eventos que afecten la seguridad y asegurar que los equiposfuncionen de forma adecuada, y como ultimo punto del subgrupo “Personal” es invo-lucrar al personal en las mejoras y la implementacion de un sistema de mantenimientoT.P.M. Ahora bien pasando segundo subgrupo, es decir, “Entorno de la empresa” des-taca la necesidad de sostener las medidas de seguridad y proteccion de los equipos quepuedan producir algun tipo de filtracion, emanacion y/o derrame de algun agente con-taminante. Estos objetivos se pueden ver representados de mejor manera en la siguientefigura adjunta.

2.2. Tipos de Mantenimiento

Mantenimiento Correctivo

Se inicia las descripciones de los tipos de mantenimiento por el mas antiguo y la-mentablemente aun muy utilizado como mejor opcion, es decir, Mantenimiento Correc-tivo. Para poder diferenciar este tipo de mantenimiento, es conveniente vincularlo conla reparacion de las fallas o averıas una vez que estas ya se presentan, se caracteriza porno necesitar un gran levantamiento de informacion o estudios previos de identificacion,debido a que en la mayorıa de los casos son los mismo operarios que las identifican

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Figura 2.2: Representacion objetivos mantenimiento (Elaboracion propia)

por algun comportamiento anormal en el equipo y/o un subsistema, como lo puedenser ruidos excesivos, corte de alguna pieza o en los casos mas crıticos la detencion deun equipo y/o proceso. En otras palabras el usuario identifica algun tipo de desperfectocuando ya se esta haciendo uso del equipo, esto puede ser en la puesta en marcha o enotros casos en medio de su tarea productiva, lo cual como es de esperarse el inconve-niente primordial.Generalmente en este tipo de mantenimiento se realiza el siguiente proceder al momen-to en que el operario de la maquina identifica la falla. Si la falla es de orden menor seasegura el equipo luego el mismo operador la repara, si este no es el caso, es decir,el tipo de falla tiene cierto grado de complejidad, el operador da aviso al personal es-pecializado y/o capacitado. ¿Que caracterısticas principales se extraen de este tipo desituaciones? Lo mas destacado viene dado por el ambito negativo, ya que, las accionessin planificacion del mantenimiento correctivo presionan a estar obligado a sobredi-mensionar la cantidad y/o calidad del personal de mantenimiento, ya que si esto no serealiza de buena manera lo mas probable es que se caiga en una solucion de tipo parcheo superficial donde se cura el sıntoma y no la causa real de la falla, lo que a larga des-encadena los fallos cronicos y los sistemas con baja confiabilidad. Otro problema en elque se puede caer es sobredimensionar la necesidad de equipos, por ejemplo la comprade algun equipo extra para instalar en stand-by, lo que en algunos casos puede llegar

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a ser injustificado, si se realiza analisis correcto al momento de la eleccion del tipo demantenimiento.Si es posible, se puede destacar positivamente el hecho de no necesitar un alto nivelde organizacion ni planeamiento para llevarse a cabo, aunque volviendo a las carac-terısticas negativas, el nivel de incertidumbre que existe en la aparicion de los eventos,incrementa ek riesgo y criticidad de los equipos entre otras cosas:

Perdidas con respecto a la elaboracion; cantidad y/o calidad debido a la disconti-nuidad en los flujos logısticos y productivos.

Nivel de capital de trabajo inmovilizado

Gastos o Presupuesto de mantenimiento

Riesgo de accidentes

Con el proposito de mostrar de mejor manera como se vera afectado el ciclo devida al aplicar un mantenimiento correctivo, donde se puede apreciar la degradaciondel material y la incertidumbre del siguiente evento.

Figura 2.3: Perfil rendimiento de un activo al cual se le aplica una polıtica de manteni-miento correctivo

La figura-2.3 representa el perfil del rendimiento de un activo determinado, en fun-cion del tiempo transcurrido, en esta es posible apreciar claramente los inconvenientesde este tipo de mantenimiento, en un instante dado (momento de la falla) el rendimien-to del equipo transgrede el lımite inferior estipulado como el rendimiento admisible,es decir, ya no cumple con los requerimientos del proceso, en el momento que el fun-cionamiento se hace insostenible se realiza la intervencion. Pero ya fuera de los lımi-tes aceptables de rendimiento, es decir, entre optimo y admisible. Como consecuencia

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siempre se ve afectada la calidad del producto, ya sea durante ese proceso, aguas arribao abajo, ademas se puede apreciar las grandes diferencias al comparar esta grafica conla figura correspondiente al mantenimiento preventivo.

Mantenimiento Preventivo

Es aquel tipo de mantenimiento que se efectua previo a la manifestacion fısica deuna falla o averıa, es decir, se caracteriza por su intervencion, ya sea esta una reparaciono reemplazo de algun componente de manera periodica, teniendo especial considera-cion en que el patron de fallas que rige su conducta posee un ciclo de vida util yaestudiado.El mantenimiento preventivo .es la ejecucion planificada de un sistema de inspeccionesperiodicas, cıclicas y programadas y de un servicio de trabajos de mantenimiento pre-visto como necesario, para aplicar a todas las instalaciones, maquinas o equipos, con elfin de disminuir los casos de emergencias y permitir un mayor tiempo de operacion enforma continua.”1

Como se puede extraer de esta definicion la excelencia de los resultados al aplicareste tipo de mantenimiento se encuentra fuertemente vinculada al nivel y el alcance delos servicios de inspeccion. Si bien los objetivos de este tipo de mantenimiento, se ase-mejan a los propuestos por su analogo correctivo como incrementar la disponibilidadde todos los equipos se diferencian mucho en el trayecto que se utiliza para llegar, acontinuacion de enumeran los principales objetivos del tipo de Mantenimiento Preven-tivo.

Disminuir la cantidad e incidencias de las averıas imprevistas de los equipos y almismo tiempo las tareas o eventos no programados.

Asegurar de la mejor forma posible, como prioridad la seguridad del personal einstalaciones de produccion y mantenimiento.

Reduccion en gastos por concepto de mantenimiento, planificando con el perso-nal, maquinaria y/o materiales apropiados

Minimizar todo efecto ambiental adverso optimizando de la mejor forma posiblela planificacion de tareas.

Mejorar o como mınimo mantener la calidad de productos y servicios.

1 [3] Mantenimiento su implementacion y su gestion

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Aumentar el aprovechamiento del personal de mantenimiento

Con el proposito de eliminar o minimizar lo mas posible la incertidumbre en eldesempeno de los equipos se busca entregar al equipo de mantenimiento una organi-zacion detras en donde basarse, es decir, un sistema con el cual ellos sean capaces deidentificar, aislar y reparar el origen de las averıas, en donde se posea un fuerte y com-penetrado convencimiento de la prevencion como polıtica de gestion.De manera analoga, se presenta el ciclo de vida de un activo al estar bajo un siste-ma de mantenimiento preventivo, donde destacan la necesidad y la importancia de loscontroles e inspecciones en busqueda de los fallos.

Figura 2.4: Perfil rendimiento de un activo al cual se le aplica una polıtica de manteni-miento preventivo

De manera analoga a la figura anterior, aquı se ve representada la ley de degradacionpara un activo en funcion de su rendimiento y el tiempo del mismo. En La figura-2.4 es posible apreciar como columnas paralelas y distanciadas por un tiempo “t” alas revisiones periodicas “r” correspondientes al mantenimiento preventivo. Ademasde esto se destaca como hito fundamental representado con un rombo el momento endonde se realiza la intervencion, este punto busca aumentar por la mayor cantidad detiempo el rendimiento cercano al establecido de manera optima, estando siempre sobreel lımite de rendimiento admisible.

En este punto es importante la clasificacion que se realiza a los tipos de manteni-miento preventivo tal como se puede ver la figura-2.5, en dos tipos:

Mantenimiento Preventivo Sistematico

Mantenimiento Preventivo Condicional /Predictivo

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Figura 2.5: Perfil rendimiento de un activo al cual se le aplica una polıtica de manteni-miento preventivo

Mantenimiento Preventivo Sistematico

Es aquel que se ejecuta fundamentado en un sistema previamente definido con res-pecto a un espectro contante el cual puede ser ingresado en horas, ciclos, unidades deproduccion, entre otros. Su principal caracterıstica es el hecho que el mantenimientose ejecuta sin importa el estado real del activo al momento de la intervencion, mas quecentrarse en el equipo en sı, se podrıa decir que es mas importante el cumplimiento delparametro o rango previamente establecido. Ademas de esto es importante mencionarque siempre es necesario acreditar el beneficio economico para la eleccion de este tipode mantenimiento.

Mantenimiento Preventivo Condicional Predictivo

Para facilitar la diferenciacion entre los dos tipos de mantenimientos preventivos,resulta beneficioso presentar el siguiente caso de interes: Usted pertenece a un equipode trabajo, el cual tiene como objetivo de mantenimiento asegurar la tension de unacorrea, cuyo desempeno es un factor primordial para el proceso productivo.Inicialmente se planifica un mantenimiento preventivo del tipo sistematico definido porejemplo cada 2 meses, 10.000 ciclos, etc. Se puede pensar que la efectividad de la plani-ficacion nunca se vera perturbado por estar previamente establecida sobre un parametro

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constante, sin embargo, hay factores no consideradas en cada ciclo, como lo pueden ser,humedad, tension superficial, temperatura, lubricacion, turnos, entre otros. Todas estasinconstancias no estan siendo integradas en la planificacion de los mantenimientos y co-mo se puede interpretar esto ira mermando la tension de la correa (Objetivo principal).Ahora bien, posicionese en el siguiente escenario donde se emplea un mantenimientopreventivo condicional, basado en ensayos de tension realizados periodicamente, porejemplo cada semana, y en funcion de ese resultado del grado de desgaste se procederaa la tensar la correa solo cuando esta deba ser intervenida.

Figura 2.6: Situacion de inspeccion correa

La idea de este pequeno ejemplo, se puede sintetizar en la siguiente cita, “Proponeque es posible detectar sıntomas prematuros de desperfectos o desajustes algun tiempoantes de que se produzca una detencion no deseada. Se presume que ciertos componen-tes “avisan” antes de llegar a la falla operacional (funcional)“ 2

Continuando, se debe tener especial cuidado en interpretar las senales que los com-ponentes o equipos para identificar el estado momentaneo en su curva de rendimiento ypoder monitorear su desempeno, siempre con el proposito de la anticipacion de las fa-llas potenciales. Esto ultimo se logra solo si existe un estudio de la curva de desempenoel cual permita asociar la evolucion de determinados factores y asociarlos directamen-te a la manifestacion de fallos. Finalmente es posible deducir el momento en que seaproxime la manifestacion del siguiente desperfecto y poder evitarlo efectuando una

2 [4] Manual del mantenimiento , Ingenierıa Gestion y organizacion

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intervencion pertinente.

A continuacion, son presentados los ensayos de mantenimiento predictivos emplea-dos habitualmente, no sin antes mencionar la importancia que todos estos ensayos bus-can evaluar el estado del activo procurando siempre no perturbar el normal funciona-miento de la planta o proceso, evitando a toda costa una detencion del equipo y/o plantapara ser llevadas a cabo:

Analisis de vibraciones (permanentes o periodicas)

Termografıa infrarroja

Analisis de partıculas de desgaste

Alineado de precision y dispositivos de balanceo

Inspeccion por ultrasonido

Monitoreo de motores electricos y analisis de las condiciones

Es importante mencionar que este tipo de mantenimiento es el cual se busca apli-car a lo largo de todo el resto del proyecto debido a las ventajas ya descritas y comose indica en el objetivo principal “Disenar un sistema de monitoreo para la planta detratamiento aguas servidas Coyhaique P.T.A.S.” este sistema se basa en el ingreso demediciones para evaluar en todo momento el estado de cada uno de los procesos yetapas, complementando esto con una general para la planta, interpretando estos resul-tados para organizar posibles mejoras o intervenciones, lo cual se describe en capıtulosposteriores. Se busca englobar lo anteriormente descrito como meta con la siguientefrase.

“Significa la introduccion de la inspeccion sistematica como funcion esencial. Nosolo de la maquinaria y equipos en general si no de los organos precisos de dichos equi-pos en una forma individualizada con sus caracterısticas especiales y su vida propia”3

3 [5] Gestion de Mantenimiento I

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2.3. Sistema de mantenimiento, TPM Mantenimientototal productivo

El mantenimiento productivo total (T.P.M.) es un tipo de sistema de mantenimien-to industrial originado en Japon, inicialmente en la industria automotriz el cual entresus componentes principales caracterısticas esta incluir los conceptos del mantenimien-to preventivo y las actividades de verificacion y control parcial de forma planificada,segun los resultados de estos examenes se van efectuando las acciones necesarias, seanestos; cambios, lubricaciones, alineamientos, etc. (Todo siempre antes que se concretenlas fallas)Esta planificacion periodica de las verificaciones necesita como es de esperarse, haceruso de las recomendaciones tecnicas descritas por la fabrica combinando esta informa-cion con la inclusion de los historicos de averıas de los equipos y los conocimientos delos operarios relacionado con mejoras incrementales.

“TPM, tiene como accion principal cuidar y explotar los sistemas y proceso basi-cos productivos, manteniendolos en su estado de referencia y aplicando sobre ellos lamejora continua”4

Segun informacion del JIPM (Japan Institute of Plan Maintenance) se define T.P.M.como un sistema orientado a lograr:

La reduccion de fallas, no conformidades, tiempos de cambio, Actividades de or-den y limpieza. Actividades en las que se involucra al personal de produccion, conel proposito de aumentar las probabilidades de mantenimiento del entorno limpio yordenado, como requisitos previos de la eficiencia del sistema. Ademas, TPM se lecaracteriza por su busqueda incansable de:

Cero Accidentes e incidentes

Cero Defectos

Cero Perdidas

“Un conjunto de actividades para llevar un equipo a sus condiciones optimas y cam-biar el entorno de trabajo para, mantener dichas condiciones”5 Siempre maximizando laefectividad total de los sistemas productivos, haciendo especial uso de excluyendo lasperdidas con la incorporacion de todos los empleados de manera transversal incluyendo

4 [6] Gestion de Mantenimiento I5 [7] TPM para mandos intermedios de fabrica.

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al personal de produccion capacitado. Lo cual puede ser representado por la siguientefigura.

Figura 2.7: Mantenimiento Productivo Total

Figura 2.8: Caracterısticas principales T.P.M.

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Como se puede ver en la figura anterior este sistema no tan solo interviene a losequipos o maquinarias, sino que es una transformacion completa, debido a esto se es-peran beneficios es multiples areas de influencia. TPM se distribuye en la aseguracionde las entregas a tiempo, disminucion de los costos, mayor seguridad, mejor ambien-te de trabajo motivacionalmente y mayor participacion de todo el perteneciente a laempresa.

Pilares del TPM

Para poder comprender de mejor manera el significado de lo que representa el TPM,corresponde realizar una breve descripcion de sus pilares.

Figura 2.9: Pilares del Sistema TPM

1. Mejora Focalizada: Eliminar perdidas originadas a lo largo de todo el proceso pro-ductivo, siempre tratando de identificar hasta su expresion mınima la falla.

2. Mantenimiento Autonomo: Implementar el concepto del operador mantenedor, paraası prolongar la vida util del equipo de la mano de la persona que mas cercano seencuentra a ella. Todo esto impulsado por el hecho que nadie reconoce de formamas apropiada posible falla o comportamiento anomalo de un equipo.

3. Mantenimiento planeado: Con la idea del operador mantenedor siempre presente,se busca potenciar la efectividad de este anadiendo tareas planificadas con el usode figuras, flechas y/o colores para aumentar la eficiencia del trabajo del mecanicocuando sea necesario, “Directo a la reparacion de la falla”

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4. Capacitacion: Complemento del punto anterior, ademas de intentar excluir la ex-ternalizacion, buscando antes la preparacion y especializacion del personal de laempresa.

5. Control inicial: Aplicable cuando ya esta implantado TPM y se adquieren equipos onuevo personal.

6. Mejoramiento para la calidad: Cero defectos gracias a la busqueda incesante de lamejora continua.

7. TPM en los departamentos de apoyo: Al ser mas que solo un plan de mantenimientose busca una disminucion de las perdidas de manera trasversal en la empresa a to-dos los niveles organizacionales, como lo pueden ser; finanzas, recursos humanos,administracion, distribucion, entre otros.

8. Seguridad Higiene y medio ambiente: Analogo al punto anterior se pretende generarun ambiente de trabajo con cero accidentes (Seguro para todos), ademas de ser lomas organizado y limpio posible.

Principales Perdidas TPM

Como complemento necesario para el desarrollo optimo de TPM es necesario indi-car que se hace uso de la mejora continua, ya que este tipo de sistema trabaja identifi-cando en un principio 8 tipos principales de perdidas o defectos los cuales merman laoperacion, a continuacion se enumeran y describen cada una de estos:

1. Paradas programadas: Aunque se identifique como programadas, se califican estetipo de paradas como perdidas para poder dar margen siempre a la mejora, bus-cando siempre disminuir las paradas(de todo tipo) para ası reducir las perdidas, porejemplo distribuyendo de mejor manera los monitores o busqueda de fallos sin inte-rrumpir el flujo de produccion.

2. Ajuste de produccion; Se clasifican aquı todos aquellas circunstancias donde es ne-cesario ajustar el funcionamiento normal en el flujo productivo, causado general-mente por alguna diferencia en la calidad o propiedad de las materias primas, faltade herramientas, problemas en la mano de obra, incognita en mediciones, obstaculosmedio ambientales, entre otros. Se considera perdida por que al ser una condicion noplanificado genera una sobre demanda de algun bien, o aumento de stock, algunoscontratiempos en la toma de decisiones, etc.

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3. Falla de equipos; quizas la mas evidente, se identifica cuando algun equipo presentaanomalıas obligando la detencion total o parcial del proceso, segun el plan de pro-duccion mermando la calidad programada inicialmente. Este tipo de falla se vinculafuertemente con la eficiencia del mantenimiento.

4. Falla de procesos: Caracterısticas similares a la perdida anterior, pero esta tienedirecta relacion con algun agente externo que genera desajustes en el desarrollode los procesos adecuados, ocasionando ineficiencias operacionales. Vinculado conmantenimiento y operacion.

5. Produccion normal: Contemplando generalmente como algo inherente a los activos,en este tipo de perdidas se encuentran todas aquellas situaciones producidas en eltranscurso hacia los funcionamientos normales de la produccion, estos pueden serpuesta en marcha y/o detencion. Esencial es valorar esta fase como una perdidaeliminable ya que cualquier progreso podrıa terminar siendo significativa para elproceso global.

6. Produccion anormal: Considerese como todas las situaciones donde no se alcanza elrendimiento esperado, es decir, cada vez que el volumen de produccion por unidadde tiempo esta bajo sus definiciones de diseno. Aquı es fundamental el trabajo losequipos lo mas cercano a su punto de operacion optimo posible.

7. Defectos de calidad: Se origina con todo tipo de diferencia en las especificacionesde calidad establecidas inicialmente por la organizacion. En otras palabras todos losgastos que genera el fabricar defectos.

8. Reproceso de material: vinculado con la perdida anteriormente descrita, se todo losinconvenientes producidos por el hecho de necesitar un reproceso como lo puedenser las materias primas, horas hombre, ciclo de trabajo, etc.

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Si es posible identificar cada uno de estos tipos de perdidas, es posible utilizarlascomo un camino vıa hacia un problema real y mas significativo a la hora de realizarmejoras sustanciales en un proceso, ¿que quiere decir esto? Se procede de la siguienteforma; Inicialmente se identifican los sıntomas, posteriormente se analizan y se utilizancomo trayecto a las verdaderas enfermedades del proceso, como se puede ver en laFigura-2.10.

Figura 2.10: Perdidas Principales TPM

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En primera instancia es importante establecer que se clasifican cada uno de estostipos de perdidas en grupos que denoten el mismo tipo de enfermedad que tratar. Acontinuacion los grupos se van definiendo y asociando a sus perdidas correspondientes:

Disponibilidad para la tercera y cuarta falla siendo estas, ”Falla de equipos 2”Fa-lla de procesos”.

Rendimiento sera asociado para quinta y sexta, ”Produccion normal 2”Produc-cion anormalrespectivamente

Indice de calidad se relaciona con la septima y octava perdida que en este casoson: ”Defectos de calidad 2Reproceso de material”.

¿Como traducir esta informacion, dandole sentido para un caso practico? ¿Que ha-cer con esta informacion? ¿Como monitorear el correcto desarrollo de esta metodo-logıa?Todas estas preguntas encuentran respuesta en el tercer capıtulo, pero como preludio,desde este punto en adelante, se asocia el objetivo principal del trabajo con la disminu-cion o eliminacion, segun sea corresponda de cualquiera de estos 8 tipos de perdidasdel sistema TPM o mas importante aun, haciendo uso de las asociaciones expuestas enFigura-2.10, el aumento de la disponibilidad, rendimiento e ındice de calidad.

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Capıtulo 3

Planta Tratamiento

3.1. Descripcion general del proceso

El proceso en estudio se considera desde afluente de planta, hasta los efluentesde lodos y agua tratada. La Figura-3.1 muestra un diagrama de flujo de la planta detratamiento aguas servidas P.T.A.S Coyhaique, representando los afluentes y efluentesde ambas lıneas de procesos de agua y lodos.

Figura 3.1: Diagrama flujo planta tratamiento aguas servidas

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Apoyandose en la Figura-3.1 se procede a realizar una descripcion mas detalla-da de los subproceso, dividiendo este en dos lıneas de flujo, una para el flujo de aguasrepresentado por las lınea continua y flujo de fangos representado por la linea puntuada.

Figura 3.2: Diagrama flujo lınea de aguas planta tratamiento aguas servidas

Como se puede apreciar en Figura-3.2 para la lınea de agua, este flujo comienzasu trayecto pasando por la etapa de pre tratamiento, en donde ademas de realizar unabreve medicion de las condiciones iniciales de flujo a tratar se busca eliminar cualquiertipo de elementos que pueda entorpecer alguna de las etapas siguientes, en especıficolo que mas se busca remover son los solidos gruesos, la arena, ramas, hojas, entre otros,luego de esto el flujo pasa directamente al Reactor Aireador cuyo objetivo principal aligual que el proceso anterior es la remocion de partıculas, pero durante esta etapa se

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busca atacar la materia organica disuelta, la cual se trabaja con la fraccion soluble dela demanda bioquımica de oxıgeno (DBO), la principal caracterıstica de este procesoes ser realizado en un estanque ovalado con una helice ubicada de forma transversalcon el objetivo de entregar aireacion y circulacion, luego de este proceso el flujo haceingreso al Clarificador, en este se lleva a cabo la division del flujo de agua y de lodos.El flujo superior es separado y enviado por medio de canales al proceso de CamaraContacto, en donde el objetivo es remover organismos patogenos.Generalmente se utiliza como indicador el numero de coliformes fecales por 100 ml, aligual que en el 76 % de las PTAS de chile se utiliza una tecnologıa de cloracion con eluso de gas cloro (PTAS de localidades con mas de 40,000 habitantes).En la figura-3.3 se ve representado el proceso de lınea de fangos, la cual tiene origen enla etapa de clarificacion visto anteriormente que corresponde a un tipo de decantacionde la lınea de agua.

Figura 3.3: Diagrama flujo lınea de lodos Planta Tratamiento Aguas servidas (Elabora-cion propia)

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Durante el paso por la mesa espesadora se busca deshidratar el lodo incorporandouna mezcla pre tratada de polımeros para aumentar el caudal procesado en este pro-ceso y las etapas posteriores. Luego de salir por este subproceso se procede a iniciarel proceso de estabilizacion, el cual se lleva a cabo en el digestor. En esta planta laestabilizacion es del tipo aerobica, es decir, con incorporacion de aire. Luego de ser es-tabilizado se busca una deshidratacion final del lodo la cual se lleva a cabo en la ultimaetapa para la lınea de lodos preensa de lodos.

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3.2. Descripcion por subproceso e identificacion de lasmaquinas

En este apartado del capıtulo se realiza una breve descripcion de cada subproceso,identificando los equipos presentes y la configuracion en que estan dispuestos. Previoa la etapa de pre tratamiento, se encuentra el primer punto de sondeo, donde se deter-minan las siguientes variables;• Caudal • pH • TemperaturaEsto se realiza con un Medidor ultrasonico GLI Modelo 53 presentado en la Figura-

2.6:

Figura 3.4: Medidor ultrasonico

Posterior a este sensor se da comienzo a las etapas de la planta.

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Pre tratamiento (PT)

El pre tratamiento es la primera etapa de toda la planta, la entrada proceso se con-forma de la agrupacion de todas las aguas lluvias, desagues y canaletas de Coyhaique.Se presenta este subproceso con la siguiente Figura-3.5

Figura 3.5: Diagrama Pre tratamiento(Elaboracion propia)

Figura 3.6: Esquema Pre Tratamiento

Tal y como se puede apreciar en la imagen existe una sola entrada y salida de esteproceso, es decir, esta etapa se realiza en un flujo continuo segun lo requiera el flujode ingreso a la planta. Ademas de esto se pueden apreciar dos grupos de maquinas unconjunto Desarenador/Tornillo de retiro y una rejilla fina. El principal objetivo de estaetapa es retener los solidos en suspension presentes en el flujo; palos, piedras, arena,trapos, bolsas, entre otros. Al finalizar este proceso el efluente toma el nombre de .aguacruda ”.Equipos de esta etapa(PT):

• Desarenador• Tornillo• Rejilla Fina

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Reactor Aireador (RA)

El objetivo de este subproceso es entregar a las bacterias o microrganismos lascondiciones de pH, oxıgeno y temperatura adecuadas para que estas puedan proliferarfacilitando una digestion mas efectiva.

Figura 3.7: Diagrama Reactor Aireador(Elaboracion propia)

Figura 3.8: Esquema Reactor Aireador

Este proceso se realiza como se puede ver en la Figura-3.7, en un estanque de7x12[m] en donde se realiza la aireacion mediante el uso de una helice que cuentacon un motor de 150[hp] la cual genera un efecto de remolino, buscando siempre quelas partes profundas del estanque se desplacen hacia la superficie para que reciban eloxıgeno necesario. El flujo de salida de este proceso lleva el nombre de ”licor mezcla-do”. Indice optimo de oxıgeno disuelto = 2, 0[mg/l]

Equipos de esta etapa(RA):

• Impeller• Soplador Reactor I• Soplador Reactor II

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Clarificador (CL)

En esta etapa se hace efectiva la separacion del flujo en esta fase del proceso enla lınea de lodos y la lınea de agua (Agua clarificada), mediante una maquina llamadaClarifier la cual va girando y aislando el exceso de lodos superfical de grasa, es posibleverla representado en Figura-3.9

Figura 3.9: Diagrama Clarificador(Elaboracion propia)

Figura 3.10: Esquema Clarificador

Equipos de esta etapa(CL):

• Clarifier• Bomba Disolucion Grasas I• Bomba Disolucion Grasas II

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Camara contacto (CC)

Este es el ultimo subproceso para la lınea de aguas, en el existe un laberinto endonde el flujo de agua procedente del clarificador fluje a traves de un laberinto mientrasse le inyecta el cloro haciendo uso de las bombas de apoyo cloracion hasta que elefluente que se descarga hacia el Rıo Simpson, que se presenta en Figura-3.11

Figura 3.11: Diagrama Camara contacto(Elaboracion propia)

Figura 3.12: Esquema Camara Contacto

Antes de ser depositada el agua final en el Rıo Simpson se realiza otra medicion delos valores iniciales: Caudal, pH y Temperatura.

Equipos de esta etapa(CC):

• Bomba de apoyo cloracion I• Bomba de apoyo cloracion II•Medidor ultrasonico

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Pasando ahora a la descripcion del flujos de lodos

Mesa espesadora (ME)

Este proceso comienza con la preparacion del polımero haciendo uso de la heliceagitadora de polımero, el cual se mezcla con los lodos provenientes desde el clarificadoren la bomba centrıfuga para poder aumentar el caudal ingresado en la Mesa espesadora,posterior a ser procesado el producto se envıa a la siguiente etapa haciendo uso de labomba de tornillo excentrico deshidratante. Todos estos equipos estan configuradossegun la Figura-3.13

Figura 3.13: Diagrama Mesa espesadora(Elaboracion propia)

Equipos de esta etapa(ME):

• Helice preparadora polımero•Mesa espesadora lodos• Bomba deshidratante• Bomba alimentacion agua• Bomba centrifuga mezcladora de polımero

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Digestor(Dig)

Este proceso es realizado en un estanque cilındrico abierto de 7 metros de longitudutilizable (altura), a este se le inyecta aire comprimido por una parrilla, la cual se ali-menta desde una sala anexa llamada Sala Sopladores Digestor como se puede observaren la Figura-3.14.

Figura 3.14: Diagrama digestor(Elaboracion propia)

Figura 3.15: Esquema Digestor

Equipos de esta etapa(Dig):

• Soplador digestor 1• Soplador digestor 2• Soplador digestor 3

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Prensa de lodos(PL)

La prensa de lodos representa la final para la lınea de los lodos, en esta etapa se in-yectan una mezcla polımeros a lodos al igual que en la etapa de Mesa Espesadora. Esteproceso consiste en la filtracion y el drenaje para poder eliminar la humedad presentesen los lodos. Luego de procesados los lodos deshidratados los expulsados a un estanquede recoleccion los cuales son retirados al ser llenados.

Figura 3.16: Diagrama Prensa de lodos(Elaboracion propia)

Como se puede ver en la Figura-3.16, en esta etapa existen dos entradas una para laalimentacion de agua de bomba centrıfuga mezcladora y la otra corresponde a la lıneade lodos proveniente del digestor y una salida para los lodos deshidratados (Efluentelodos Deshidratados)

Equipos de esta etapa(PL):

• Compresor

• Prensa BDP

•Mezclador polımero

• Helice preparadora polımero

•Medidor ultrasonico

• Bomba extraccion tornillo excentrico

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Grupo Generador(GG)

Finalmente la esta ultima etapa, si bien estos equipos no participan directamenteen el flujo de produccion, sin embargo son es de vital importancia, debido a que elgrupo generador se encarga de entregar la energıa suficiente para mantener la P.T.A.S.Coyhaique trabajando de manera segura y responsable.Mantiene operando los procesosde Pre Tratamiento, Reactor Aireador, Clarificador, Camara de Contacto, Digestor yPrensa de Lodos.

Figura 3.17: Diagrama Grupo Generador(Elaboracion propia)

Figura 3.18: Esquema Grupo Generador

La configuracion consta de un equipo siendo este el grupo generador CRAMACOG2R 289MC/4, Motor: DAEWOO PO86TI el cual se puede ver representado en laFigura3.17

Equipos de esta etapa(GG):

• Grupo Generador

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Capıtulo 4

Indicadores y su importancia

En este capıtulo se describen las principales caracterısticas que debe satisfacer losindicadores y haciendo uso de estas propiedades se define la indicador que se utiliza enel desarrollo de este proyecto siendo este el Rendimiento General Proceso (R.G.P.). Elcual se confecciona con una combinacion de indicadores independientes de rendimien-to, tasa calidad y disponibilidad. A modo de desarrollar la importancia de una correctaeleccion del indicador, como se menciona en anteriores capıtulos tanto o mas importar-te que identificar el sistema de mantenimiento necesario es el poder asegurar el hechode alcanza los objetivos proyectados ya sea economicos, de mantenibilidad y/o calidad,es ir realizando corroboracion de manera regular en el estado de cumplimiento de lasmetas impuestas.

4.1. Indicadores

Los ”Key performance indicador”(K.P.I.), o por su traduccion textual al espanol:ındicador clave de desempeno”, son facilitadores o interpretadores para una gran canti-dad de informacion que pueden ser aplicados en todos los niveles y ambitos de un cam-po laboral. Buscan interpretar de manera cuantitativa el nivel “actual” de desempenocomparandolo con otro valor establecido anteriormente, el cual representa el cumpli-miento optimo de los objetivos o metas. Principal objetivo de este tipo de herramienta,es atribuirle un valor exacto (segun la calidad de la informacion que se brinde) a cual-quier area que se busque analizar, ya sea seguridad, abastecimiento, transporte, etc.Tal como esten configuradas las platicas de la empresa sobre rigurosidad y/o criticidadde lo que se esta trabajando se pueden ir modificando la recurrencia de estos estudios

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segun como se estime necesario. Por ejemplo una accion no es esencial se puede me-dir de manera semestral, caso contrario y es fundamental se puede ir averiguando elcumplimiento de los objetivos de manera semanal, diaria o incluso instantanea con unseguimiento en lınea.Es importante recalcar la caracterıstica de esta herramienta, la cual puede ser situadasde manera transversal en cualquier ambito y con cualquier calidad de informacion. In-cluso como punto de partida para implementar un sistema de mantenimiento y controlhasta ese momento inexistente, como es el caso del estudio presentado en este trabajo.Sin importar la complejidad y el trabajo previo, siempre resulta beneficioso y aquı esdonde toma sentido la famosa frase.

“Lo que no se puede medir no se puede controlar; lo que no se puede controlar nose puede gestionar; lo que no se puede gestionar no se puede mejorar.”

Establecida ya la importancia y adaptabilidad este tipo de instrumentos, es funda-mental aclarar que mas no significa mejor, es decir, antes de tener infinidad de indi-cadores diferentes, es preferible realizar un adecuado levantamiento de informacion yprioridades previas para ası determinar correctamente los indicadores mas beneficios yrecomendados para cada estrategia.A continuacion, se mencionan las propiedades que se tienen en cuenta para disenar losindicadores adecuados:

Realizar efectivamente las mediciones en los parametros segun la regulacion ylos tiempos que se establecieron necesarios para mantener en control el procesoproductivo, generalmente siendo las de menor confiabilidad o puntos de mayorcriticidad a lo largo de la produccion, ya que no tiene ningun beneficio realizarmediciones a variables que no entregan informacion relevante, debido a que sedesechan recursos inutilmente.

Poseer la sensibilidad y el rango apropiado para representar de manera precisa yapropiada todo tipo de fluctuaciones producidas en el proceso.

Estar respaldados con un buen analisis previo sobre la veracidad de sus medi-ciones, ya que la idea es ser utilizado como sustento para la toma de decisionesfuturas, algunas de las cuales puedan ser tan importante como un contrato mi-llonario con algun proveedor, compra de equipos, necesidad de investigacion porrobo, despido de personal, etc.

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Ser de facil representacion para todos quienes participan en el proceso producti-vo, es decir, cualquier persona que vea las ultimas mediciones sepa identificar uncomportamiento normal de uno anormal.

Se debe tener presentes que los indicadores deben incorporar intereses locales, esdecir, deben estar alineados con el objetivo global de toda la empresa representa-do en la Figura-2.1

4.2. Rendimiento General del Proceso

Al realizar una fusion entre las consideraciones necesarias para la eleccion del in-dicador adecuado descritas anteriormente con las caracterısticas del sistema productivoutilizado (T.P.M.). En el presente apartado se realiza una breve definicion del ındiceutilizado y como se calcula para casos generales, para culminar explicando las consi-deraciones utilizadas en la planta P.T.A.S.Prosiguiendo con la idea, segun las herramientas anteriormente descritas, el indicadorseleccionado para el monitoreo del estado de la planta es el ındice de Eficiencia Globalde Equipo (E.G.E.) o por sus siglas en ingles .Overall efficiency equipment”(O.E.E.) serealizan algunas modificaciones para agregar una mirada global del proceso en vez deuna local del equipo.O.E.E es un indicador porcentual compuesto para medir la eficiencia productiva, ya seade una maquina o de una lınea de produccion. El principal beneficio de este indicador esque al ser un compuesto, da la posibilidad de entregar con un solo valor de facil lectura(valor numerico 0 a 1) todos los parametros fundamentales presentes en la produccion,siendo estos: Disponibilidad operacional(A), Rendimiento(R) y Tasa de Calidad(Q).El indicador se obtiene al realizar un producto entre los 3 terminos nombrados anterior-mente tal como se puede ver representado en la ecuacion-4.1. Para este trabajo el ındicelleva el nombre de Rendimiento General del Proceso (R.G.P.), debido a que las evalua-ciones son realizadas con una vision global del subproceso, ya que el rendimiento quese ingresa es el del subproceso total, ası mismo para la disponibilidad y tasa calidad.

R.G.P = Disponibilidad(A) ·Rendimiento(R) · Calidad(Q) (4.1)

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Donde:

A : Disponibilidad( %).

R : Rendimiento( %).

Q : Tasa Calidad( %).

A continuacion se realiza una breve descripcion de estos tres componentes, aunqueantes de pasar a esa seccion resulta conveniente desmenuzar el concepto de “fabricaoculta” y por que es tan importante identificarla.Se situa usted como contexto en una empresa que tiene problemas de produccion, don-de la disponibilidad de las maquinas no presenta ningun inconveniente, pero hay in-suficiencias de produccion. Por ejemplo, existe una planificacion la cual contempla unactivo debe presentar un tiempo efectivo de produccion de 150 horas a la semana. Almomento de efectuar pruebas de la cantidad y calidad de los productos entregados seencuentra que existe menor numero y de menor calidad. La ”fabrica oculta”se presentaen ocasiones donde los equipos aun trabajando el total del tiempo planificado, no al-canzan la produccion planificada.Para identificar este tipo de problemas es conveniente la aplicacion del indicador R.G.P.,cuyos resultados serıan muestras suficientes para alertar por el nivel del mantenimiento.Recordando el hecho que los equipos no presentan indisponibilidades, entonces, si elmantenimiento fuese efectivo no deberıa existir una diferencia en cuanto a la calidad ycantidad de la produccion debido a un bajo rendimiento operativo. En otras palabras, nodeberıan existir perdidas por calidad ni por bajo rendimiento operativo y junto con estolas detenciones no programadas tendrıan que ser mınimas. Lo que busca este indicadores resaltar el hecho que si las polıticas de gestion son las adecuadas, estas eliminaran lasperdidas en el flujo de trabajo, las detenciones imprevistas y los rechazos o reprocesospor productos defectos.

Este proyecto esta emplazado en una planta de tratamiento de aguas servidas deCoyhaique, la cual recoge todas las aguas lluvias y servidas, tratando estas ultimas parasu posterior disposicion en el Rıo Simpson. Por ello esta siendo regulada continua-mente por ”las exigencias de los contaminantes asociados a las descargas de residuoslıquidos a aguas marinas y continentales superficiales en el territorio nacional.”Dichoesto, es necesario indicar la forma en que se fiscaliza el cumplimiento de las mismas;

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“De acuerdo a las atribuciones legales y fiscalizadoras, a la S.I.S.S. le corresponde ve-lar porque la operacion de las Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas (P.T.A.S.)se efectue de acuerdo a la normativa vigente, a traves de las acciones de fiscalizacionsobre el autocontrol, la realizacion de controles directos e inspecciones en terreno.”1.La metodologıa que se aplica para evaluar cada PTAS de chile es el cumplimiento deTabla-8.2 la norma D.S. 90/00. la cual es posible encontrar en los anexosEl ındice general del proceso (R.G.P.) garantiza cumplir las medidas de fiscalizacionexigidas por la (S.I.S.S.),aunque la evaluacion entregada por el ındice sea 0 (menorposible), la planta seguira cumpliendo las exigencias medioambientales para la deposi-cion de aguas.

Mencionado estos comentarios regulatorios para la planta tratamiento aguas servi-das P.T.A.S., se procede con la descripcion de cada uno de los indicadores y su meto-dologıa de evaluacion.

1 [8] Calidad del agua potable, 2017

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4.2.1. Disponibilidad o Availability: (A)

Se define como la proporcion entre el tiempo que la maquina ha estado produciendosobre el tiempo que la maquina podrıa haber estado produciendo teniendo en conside-racion las exigencias de seguridad higiene y calidad establecidas. Con este indicadorse busca representar las perdidas de falla de equipos y falla de procesos presentadasanteriormente.“Corresponde a la aptitud de un sistema de estar en un estado para cumplir una funcionrequerida, en condiciones dadas, en el instante requerido y por un intercalo de tiemporequerido, suponiendo que esta asegurada la provision de los medios externos necesa-rios; es decir funcion correcta del equipo en el momento en que se le requiera.”2

Este indicador se puede calcular de distintas formas, como por ejemplo:

Disponibilidad operacional =To − Tnp

To· 100( %) (4.2)

Donde

To : Tiempo disponible para operar.

Tnp : Tiempo de paradas

o del mismo modo es posible calcularlo como:

Disponibilidad operacional =MTBF

MTTR +MTBF(4.3)

MTBF : ”Mean Time Between Failures” o tiempo medio entre fallas es como sunombre lo indica el tiempo que transcurre entre una falla y la proxima falla. En lapractica se toma como el tiempo promedio que transcurre en algo que funcionahasta que presente una falla y deba ser reparado.

MTTR : “Mean Time To Repair” representa el tiempo promedio que toma la repara-cion despues de una falla.

La disponibilidad se representa con un valor entre 0 y 1 o se puede entregar demanera porcentual al igual que el Rendimiento (R) y la Tasa calidad (Q).

Las causas mas comunes que afectan la disponibilidad(A):2 [9] Fundamentos de la Confiabilidad. En Ingenierıa y Gestion de la Confiabilidad Operacional en

Plantas Industriales

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Indisponibilidad de material

Limpieza de partes moviles

Mantenimiento irregular

4.2.2. Rendimiento: (R)

El rendimiento se asocia a la relacion entre la produccion normal y /o produccionanormal. Este indicador se obtiene al realizar una division entre la cantidad de pro-ductos terminados, o piezas producidas, sobre las que deberıan haberse realizado, ose esperaban teoricamente. Busca medir las perdidas ocurridas por el funcionamientode un regimen de produccion inferior al nominal pautado para ese equipo y/o proce-so. Antes de iniciar la descripcion del calculo de este indicador, es importante tenerclaro que se debe conocer de manera previa la capacidad nominal o el tiempo de cicloideal. Este generalmente es entregado por el fabricante pero a veces se aplican ciertascorrecciones, segun las condiciones existentes en su flujo operacion.

Rendimiento =Produccion realizada

Produccion Teorica(4.4)

En este proyecto, el rendimiento se basa en comparar el caso optimo con su analo-go practico, por ejemplo la velocidad de procesamiento diseno sobre el flujo real detrabajo.

Las causas mas comunes que afectan el rendimiento(R):

Obstrucciones de flujo producto

operacion fuera de capacidad diseno

Falta capacidad del operador

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4.2.3. Tasa Calidad: (Q)

Este indicador busca reflejar las perdidas por defectos de calidad y reproceso dematerial. Se busca analizar la capacidad del sistema de elaborar productos que cum-plan con las normas de calidad impuestas. En otras palabras, representa la cantidad deproducto o servicios que cumplen los requerimientos legales y/o del cliente sobre laproduccion total.

Generalmente existen dos formas de evaluarlo, segun:

Tiempo produccion:

Indice de Calidad =Tep

Tep + Tr(4.5)

Donde:

Tep : Tiempo efectivo de produccion

Tr : Tiempo empleado en la produccion de errores (Rechazado o Reprocesadosegun corresponda)

Unidades producidas:

Indice de Calidad =Nc

Ntotal

(4.6)

Donde:

Nc : Numero de unidades conformes conforme a las especificaciones de calidad

Ntotal : Numero total de produccion

Las causas mas comunes que afectan la tasa calidad (Q):

Reprocesamiento

Unidades danadas

Unidades rechazadas

Cabe destacar que las unidades desarrolladas en primera instancia solo puedenser calificadas como Conformes.o ”No Conformes”. Se consideran Conformes.aquellasproducciones que son aprobadas la primera vez, no las reprocesadas. Aunque sea posi-ble el reprocesamiento de ellas para convertirse en piezas Conformes”, seguiran siendo

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consideradas ”No conformes”. Este indicador al igual que los anteriores existe en elrango entre 0 y 1.

Definidas cada uno de los componentes de la ecuacion-4.1 , se presenta la Figura-4.1, la que busca aclarar el intervalo de real interes para facilitar la identificacion detodos los factores, facilitar con esto el calculo del ındice R.G.P.

Figura 4.1: Diagrama esquematico para calculo OEE

Este proyecto se encuentra bajo el supuesto que se calcula R.G.P. por periodosanuales, Se inicia con la barra total de que se encuentra en este ano (A) de horas deoperacion disponibles en al ano, a la cual se le descuentan todos turnos no realizadosen este caso no existen los turnos nocturnos, ni festivos y tampoco fines de semana,de esta diferencia se obtiene el tiempo total produccion disponible. En la siguientefila se reduce la fraccion correspondiente a las paradas planificadas para obtener ası eltiempo operativo (B). Al generar una division entre estas dos componentes se obtienela disponibilidad:

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Disponibilidad =B

A(4.7)

Pasando a la siguiente fila de la imagen (C) se puede identificar la produccion totalprevista, a la cual si se le descuenta las perdidas referentes a las averıas, fallos y reduc-cion de velocidad se conseguira la produccion real (D), de manera analoga se calculael ındice de rendimiento al dividir estos dos ultimos factores:

Rendimiento =D

C(4.8)

Luego se pasa a las ultimas dos filas, ya identificada la produccion real se disminuyeel fragmento correspondiente a las perdidas de calidad en los productos, ya sean erroresy/o los reprocesos. Obteniendo ası el tiempo efectivo de produccion correcta, de maneraanaloga a los casos anteriores se elabora el indicador de la tasa de calidad dividiendoestas dos ultimas mediciones tal como se expresa:

TasaCalidad =F

E(4.9)

Finalmente se obtiene el ındice de eficiencia global l multiplicar todos estos facto-res.Para poder facilitar la implementacion de los indicadores en el extenso proceso de laplanta P.T.A.S. se respeta la division de la planta en los subprocesos explicados enel proceso capıtulo 2.2. Se utilizan para poder interpretar cada componente de mane-ra independiente, identificando su objetivo principal, ademas de su proceso anterior,posterior o su paralelo segun corresponda por configuracion operativa del sistema. Serealiza siguiendo estos pasos clave en la modelacion de un sistema por medio de undiagrama de red.

1. Represar el sistema en bloques. El principal cuidado que se debe tener es identificartodas las secciones que se representen como interacciones entre bloques. Cada unode estos debe ser necesariamente independientes entre sı.

2. Describir la configuracion operativa existente entre cada uno de estos bloques a lolargo de sistema Existen muchos tipos de conexiones pero principalmente se traba-jan dos:

Serie: La principal caracterıstica es estar enlazados de tal forma que la averıade un componente deriva en la falla del conjunto.

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Paralelo: Se caracteriza por estar realizada de manera que por lo menos alguncomponente posee mas de una entrada y/o salida, lo que implica que el flujode proceso tiene la posibilidad de asegurar su recorrido por mas de un camino.

4.3. Rendimiento General Promedio P.T.A.S.

A continuacion se presenta la herramienta utilizada para generar el monitoreo pro-medio incluyendo todos los subprocesos de la planta de tratamiento de aguas servidas.Este indicador entrega una vision global del estado que se encuentra la planta, se cons-truye promediando los R.G.P. de cada proceso y en cada muestra. Si bien es importantemantener un monitoreo de los resultados de este indicador, se recomienda que sea uti-lizado como primer filtro a la hora de la toma de decisiones. Al ser construido a basede un promedio de rendimientos se van suavizando las posibles interpretaciones en elrango de los resultados.

El RGP promedio de la planta se calcula con el uso de la siguiente ecuacion:

R.G.PromP.T.A.S. =RGPGG+RGPPT +RGPRA+RGPCL+RGPCC+RGPME+RGPDig+RGPPL

8

Del mismo modo que para el R.G.P., la dispersion de resultados se van presentandoen un grafico con las mismas caracterısticas de fondo y ejes el cual se describe en elcapıtulo 5.3

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Capıtulo 5

Analisis estadıstico

La gran cantidad de informacion periodicamente ingresada en el sistema de monito-reo es suamanete valiosa para la empresa , ya que con un analisis estadistico adecuadopuede servir para entender, analizar anteponerse a situaciones o mejorar el proceso.Por ello, ademas de realizar evaluaciones segun la categorıa entregada por el ındicegeneral de todos los procesos(R.G.P.) y la planta(R.G.P.prom), tambien se le realizaun analisis estadıstico de las mediciones realizadas para determinar el indicador. Estorepresenta un complemento exhaustivo de los resultados que se obtienen al aplicar elmonitoreo, interpretar las fluctuaciones,etc. Las principales variables que influyen enesta evaluacion son los maximos, mınimos, desviaciones, promedios. Objetivo princi-pal es detectar la presencia de una variacion fuera de equilibrio estadıstico.En este punto cabe destacar la presencia inherente de la variacion de todos los procesos.Esta viene dada por distintos factores los cuales se pueden representar por medio de las6 M.¿Que son las 6M? Para definir y describir su importancia es fundamental entender surelacion con el Diagrama Ishikawa, tambien llamada diagrama espina de pescado porsu forma de ser representado, creado por Kaoru Ishikawa como una herramienta que re-presenta de manera grafica y organizada en orden de mayor a menor impacto las causasposibles para generar un efecto o problema determinado. A continuacion se presentaun ejemplo para poder describir su uso de manera breve.

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Figura 5.1: Diagrama Ishikawa

Para la construccion de la Figura-5.1 es necesario detectar el problema que se bus-ca analizar, el cual se situa en la cabeza del pez, luego como ramas principales, sepresentan las posibles causas categorizadas, siendo generalmente utilizadas las 6M:

Materiales

Metodo

Mediciones

Maquinas

Mano de obra

Medio ambiente

Estas causas no son inalterables, se pueden eliminar o agregar otras, segun se esti-me conveniente para el analisis del problema. Posteriormente se pueden ir agregandocausas secundarias segun resulte adecuado, para poder distinguir de estas ultimas lascuales resultan ser mas y/o menos significativos y jerarquizarlas segun grado de nece-sidad y urgencia.Se retoma la importancia de distinguir si los resultados representan una situacion preo-cupante, o son solo producto de las condiciones normales de la variacion. Esto con elfin de hacer uso de los planes adecuados para cada caso, o en su defecto crearlos. Se

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procede a describir los dos tipos de variabilidad, que se pueden vincular con las causascomunes y las del tipo especial.

La variacion por causas comunes(o por azar): tipo de variacion que se encuentrapresente en todo momento. Es producido por la combinacion de las condicionesde variabilidad inherentes a las 6M. “Son difıciles de identificar y eliminar, ya queson inherentes al sistema y la contribucion individual de cada causa es pequena;no obstante, a largo plazo representan la mayor oportunidad de mejora”1

La variacion por causas especial(o atribuibles): Son todas aquellas que tiene ori-gen por hechos particulares y que no forman parte de manera permanente enel proceso productivo. Vinculados a un desempeno anormal de algun parame-tro, materia prima en combinaciones incorrecticas, desalineacion de ejes, etc.,se puede agregar como una descripcion la siguiente frase “Las causas especia-les, por su naturaleza relativamente discreta, a menudo pueden ser identificadasy eliminadas si se cuenta con los conocimientos y condiciones para ello.” 2

¿Cual es la primera necesidad cuando se busca analizar y mejorar un analisis ymejora de algun tipo de proceso?

La respuesta debiese ser natural y siempre apuntar a la disminucion de la variabili-dad. ¿Cuanto? Esta pregunta es un poco menos intuitiva pero la solucion se encuentraen el punto donde la variacion en el tiempo se vuelva predecible y sea producto ente-ramente por tipo de causas comunes, este punto se llama .estabilidad estadıstica”. Parapoder evidenciar la importancia de mantener al proceso en este punto, es beneficiosoindicar los perjuicios de la presencia de variacion por causas especiales.

Cuando a un proceso se le considera ınestable estadısticamente”se convierte en unabomba de tiempo imprevisible llena de eventos espontaneos, cuyo impacto puede de-tonar en una falla inesperada la cual no se puede identificar, estudiar ni mucho menospredecir. Luego esto limita y transforma el sistema de mantenimiento presente en unotipo correctivo o a la falla.

Es fundamental asegurar un buen nivel de control en la variacion actual y su estadoa lo largo del tiempo, asegurando en todo momento que esta estable estadısticamente.

1 [10] Control estadıstico de calidad y seis sigma2 [11] Control estadıstico de calidad y seis sigma

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¿Como poder lograr una seguridad estadıstica de un proceso?

Dandole solucion a esta pregunta nace el uso de las Cartas de Control”. Estas he-rramientas estadısticas son utilizadas para poder evaluar los resultados segun su distri-bucion y no solo respecto al nivel optimo, esta idea se vuelve a tratar en el capıtulo 7.2

Debido al hecho que las cartas de control son de especial interes para la interpreta-cion del estado del proceso, a continuacion se presenta una definicion y sus principalescaracterısticas, describiendoles como un grafico cuyo objetivo es identificar y analizarla presencia de variabilidad y su distribucion a lo largo del tiempo”.

Los datos se pueden caracterizar como representaciones graficas cuyo objetivo prin-cipal es indicar informacion clara y concisa sobre el estado, ya sea actual o acumuladode cualidades vitales como lo son la estabilidad y variabilidad. Primer objetivo es dejarclaramente descrito el perfil de variacion para facilitar la diferenciacion sobre el origende la variacion (causas comunes o especiales) para poder controlarla y finalmente eli-minarla.

En el presente proyecto se busca emplear una serie de cartas de control para cadasubproceso en que se divide la planta.

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Para seguir con la familiarizacion de las cartas de control, a continuacion se presentaun ejemplo, para poder identificar los elementos importantes que la componen.

Figura 5.2: Carta control

En la Figura-5.2 se representa de manera simplificada una carta de control en dondeestan graficados los valores que toma “X” en funcion del tiempo, en donde:

Cada punto sobre el eje del tiempo representa un valor de “X”, los cuales se vanenlazando mediante lıneas rectas. En el centro de esta dispersion se puede apreciar lalınea central que representa el promedio de los valores de “X”. Pasando a los lımitesde control inferior y superior, como su nombre lo indica, representa el inicio y final delque debiese ser el rango de variacion de las mediciones “X”. Cuando todos los valoresdel parametro “X” se encuentran contenidos en este rango se puede decir que el proce-so se encuentra en control estadıstico”. En caso contrario, se entiende que al expandiresta muestra incorporando mas valores para el parametro “X”, lo mas probable es quedichos valores se escapen del rango siguiendo la misma tendencia.

Al realizar un rapido analisis de la Figura-5.2 aunque es posible apreciar que todoslos valores del parametro ”X”se encuentran dentro del rango no es posible asegurarcompletamente que no existan problemas estadısticos. Es necesario realizar un estudiosobre la distribucion de todas estas mediciones, es decir, una busqueda de patrones noaleatorios. Este complemento de comportamientos se basa en evaluar la tendencia quemuestran los valores medidos y asociarlos a patrones conocidos como por ejemplo unaconducta cıclica cuando se vea un comportamiento de maximos y mınimos consecuti-

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vos. Estos comportamientos se tratan en el capıtulo 7.2

Con el fin de conseguir un analisis y monitoreo efectivo, ya sea de un parametro y/ocomponente, es esencial utilizar las herramientas adecuadas para cada situacion. Antesde empezar la medicion de las variables es necesario tener identificado con que tipo degrafico de control se va a trabajar.

Figura 5.3: Carta control

Como se puede ver en la Figura-5.3 existen dos grandes grupos para las cartas decontrol segun el tipo de variable que se desea trabajar, siendo estos cartas para variablesy atributos.

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Las cartas de control para los elementos del tipo variable: se usan para eviden-ciar las diferencias con respecto un valor de tipo continuo, ya sea peso, volumen,dimension, etc. Por ende necesariamente deben estar asociados al uso de una he-rramienta en su medicion, lo cual provoca asociar este tipo de carta a un procedi-miento de control mas efectivo y eficiente, en desmerito de su analogo cualitativoque se describe a continuacion.

Las cartas de control para los elementos del tipo atributo: son utilizadas paraevidenciar caracterısticas, las cuales no son medibles numericamente como lopuede ser el color del cabello, estado civil, es decir, todas aquellas caracterısticasde tipo cualitativo.

Ademas de esto es conveniente realizar la distincion entre los tipos de variables:

Variable continua son intervalos numerales, que cuentan con cierto nivel de frac-cionamiento continuando como un peso de 85,6 [kg] o una estatura de 1,60 [m]

Variable discreta son cantidades numerales enteras como lo son el numero dehijos

Pasando ahora a las caracterısticas principales de cada carta de control:Variables

Graficas de medias y desviacion estandar

Graficas de medias y rangos

Medias individuales

Atributos

Numero de artıculos defectuosos

Numero de defectos

Numero de defectos por unidades

Ahora cabe preguntarse ¿Cual grafico es el indicado para evaluar las distribucionespertenecientes a este proyecto?

Se escoge la grafica de medias y desviacion estandar para analizar los resultados deeste trabajo, por dos razones principales:

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Como se expresa en el arranque de este capıtulo se busca disminuir los elemen-tos categorizados como atributos cualitativos para ası potenciar la medicion devariables tipo cuantitativos.

En esta etapa de levantamiento del proyecto todas los calculos que es estan tra-bajando son realizados en base a variables del tipo continua(Humedad, Caudal,Disolucion, Porcentaje.)

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Capıtulo 6

Desarrollo del sistema de monitoreo

En el siguiente capıtulo se explica el desarrollo del sistema de monitoreo, desde ladivision para exponer de manera mas representativa la P.T.A.S., pasando los supuestosy simplificaciones hasta los modelos de evaluacion para esta etapa inicial del proyecto,esto se inicia prosiguiendo los siguientes pasos:

Generar un plano de la planta en donde se identifican los flujos presentes en elproceso. En este caso, se dividen en dos flujo de lodo y flujo de agua.

Segun los procesos identificadas en el capıtulo II, la planta se descompone en 8subgrupos, los cuales se encuentran configurados en serie, tal como se represen-tan en la siguiente Figura-6.1.

Figura 6.1: Diagrama Planta P.T.A.S. segun los subgrupos

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6.1. Desarrollo sistema monitoreo

En cada uno de los ocho subprocesos se va configurando la evaluacion de la dispo-nibilidad, rendimiento y tasa calidad, segun los parametros y variables claves presentesen cada etapa. Para cada etapa se expone el metodo de determinacion del ındice ge-neral del proceso. Se presentan a contianuacion las caracterısticas fundamentales quese deben realizar para maximizar los tipos de evaluaciones cuantitativas. El ideal deevaluacion de un subproceso consiste en hacer efectiva, una medicion de los tres facto-res que producen el ındice general del proceso. En este punto del trabajo no es posibleconstruir este ındice de manera numerica para todos los subprocesos, por lo que se debeevaluar de manera cuantitativa segun se estime conveniente.A continuacion se presenta la modalidad con que trabaja cada subproceso por separadoy las definicion de su indicador clave.

Disponibilidad (A)

Para este primer indicador lo mas fundamental es identificar la cantidad de equi-pos que componen el subproceso, y como se encuentran relacionadas entre sı, es decir,identificar el tipo de configuracion catalogandola como serie o paralelo.Generalmente si el proceso se encuentra en serie, es decir, es necesario el buen fun-cionamiento de todos los equipos para un correcto funcionamiento del subproceso, ladisponibilidad total se calcula como la multiplicacion de todas las disponibilidades in-dividuales de los equipos. Caso contrario si el proceso esta configurado en paralelo sebusca representar de mejor manera el impacto de cada equipo, para entender esta me-todologıa es beneficioso situarse en el analisis ficticio de en un proceso E, el cual estacompuesto por dos equipos nombrados como EI y EII . En este proceso ambos equiposno entregan el mismo aporte al objetivo general del proceso, ya que se sabe que recaeel buen funcionamiento del proceso E en EI valorandolo en un 80 %. Siguiendo estalogica la Disponibilidad Total del proceso E se descompone como 80 % de EI y elrestante 20 % de EII , lo cual se visualiza en la siguiente ecuacion.

ETotal = Impacto EI · AEI+ Impacto EII · AEII

(6.1)

Ingresando los valores de impacto en el subproceso:

Aproceso = 0, 8 · AEI+ 0, 2 · AEII

(6.2)

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En este ejemplo en particular queda implıcito que la disponibilidad total de procesodepende mas de funcionamiento del equipo EI por sobre EII .Ahora bien, situandose en el mismo escenario del proceso E si solo existe un soloequipo la disponibilidad se entiende que se calcularıa con la siguiente ecuacion.

ATotal = AEI(6.3)

Rendimiento (R)

En primera instancia se identifica el objetivo general de la etapa, para luego buscarla forma de cuantificar el estado de cumplimiento de la misma, es decir, comparar eltrabajo real del proceso con un optimo definido previamente, el cual puede ser rela-cionado a velocidad de procesamiento [l/s], Oxıgeno disuelto [mg/l], Humedad [ %],entre otras.

Tasa Calidad (Q)

Este indicador se evalua como indica su definicion expresada en el capıtulo III, alrealizar una division entre el numero de productos conformes a las especificaciones decalidad sobre la produccion total de unidades, si bien existe un par de etapas donde esposible identificar y evaluar el producto final, por el hecho que no existe la posibilidadde rechazar las unidades producidas dado que solo se trabaja con un flujo continuo quepasa por el subproceso y continua su trayecto a la siguiente etapa de la planta, paraeste y todos los casos donde se pueda producir una evaluacion numerica o cuantitativase realiza unas adecuaciones para poder evaluar de manera cuantitativa tal esta comose ve en la Figura-6.2, donde se recuerda la preferencia siempre de los indicadorescuantitativos.

El indicador cualitativo va a estar siempre relacionado a la evaluacion del como seestan elaborando las unidades producidas, generalmente se asocia esto con inspeccio-nes en el olor, color, rangos de trabajo, entre otros. Buscando siempre escoger el masadecuado para cada etapa describiendo de la mejor forma el subproceso.

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Figura 6.2: Diagrama decisiones para ındice tasa calidad

Definida ya la estrategia de abordar la obtencion de los ındices de disponibilidad,rendimiento y tasa calidad se procede a iniciar los procesos a analizar definidos en laFigura-6.1Cuando ya esta decido que se realiza una evaluacion cualitativa, a sabiendas de queno se logra el optimo, se realiza una evaluacion una inspeccion mediante el uso delos sentidos vision, olfato. Los cuales se clasificaran tres categorıas con las siguientesvaloraciones con un maximo alcance de 1.

Valoracion del proceso en color ResultadoVerde 1Amarillo 0,7Rojo 0,4

Tabla 6.1: Categorıas para la evaluacion cualitativa de tasa calidad

Este tipo de valoracion esta presente en todas aquellas etapas en las cuales seaposible cuantificar un parametro de manera numerica.

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6.1.1. Pre tratamiento (PT)

El principal objetivo de esta etapa es “retener los solidos en suspension”, por lo quese procede evaluar este objetivo de la manera mas representativa posible.

Disponibilidad

Como se puede ver en la Figura-3.5el proceso de pretratamiento esta compuestapor dos grupos de maquinas: Grit-Separador/Desarenador y Rejilla Fina. Para podercalcular un ındice general de disponibilidad representativo, es necesario cuantificar elimpacto individual de cada una de estos activos por separado. No es lo mismo operarsin el Grit-Separador / Desarenador que sin la rejilla “Vertical”. Esto calcula al anali-zar el resultado de multiples pruebas estadısticas para muestras tomadas al inicio delproceso complejo, despues del Grit-Separador/Desarenador y al finalizar el procesocompletamente, tal y como se puede ver en la siguiente figura.

Figura 6.3: Esquema calculo Disponibilidad para Pre tratamiento

Tomando como estado inicial el afluente de la planta se mide que equipo generamas impacto en la densidad de las muestras de agua. Esto representa de mejor manerael proceso. Se obtienen los siguientes resultados:

Grit-Separador/Desarenador = 60, 25 %

Rejilla Fina = 39, 75 %

Es decir, genera mas impacto una averıa en el Grit-Separador/Desarenador que enla rejilla final. Luego se calcula la disponibilidad propia de cada maquina y se ponderasegun los valores recien entregados obteniendo la siguiente ecuacion para el calculo dela disponibilidad general pre tratamiento.

APT = AGS/D · 0, 6025 + ARf · 0, 3975 (6.4)

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Rendimiento

No se genera una evaluacion, ya que se acepta y se trabaja con la totalidad delflujo que pasa por el subproceso. Ademas no existe posibilidad de reprocesamiento. Seconsidera valor de rendimiento 1 constante.

Tasa Calidad

Para esta etapa no se puede realizar una evaluacion de manera cuantitativa del estadode calidad de la salida del proceso, ya es una produccion continua de “Licor mezclado”(nombre que toma el flujo efluente del reactor aireador) aceptando completamente elproducto sin la posibilidad de reproceso ni rechazos con referencia a controles de cali-dad.

El ındice general del pretratamiento es:

R.G.P.PT = APT ·QPT (6.5)

6.1.2. Reactor Aireador (RA)

Luego de pasar por el pre tratamiento el flujo toma el nombre de .agua cruda”, lacual ingresa al proceso de aireacion. En esta etapa se encuentran presentes 3 equipos:el Impeller y un par de sopladores que se denominan Soplador Reactor I y SopladorReactor II. El objetivo general del proceso es facilitar la digestion posterior, entregandocondiciones optimas del oxıgeno disuelto (DO)DO = 2[mg/L].

Disponibilidad

En esta etapa participan varios activos realizando trabajo de manera paralela. Con-siderando que la importancia de las maquinas no es la misma, se pondera el impacto decada equipo segun estimaciones entregadas por personal de la planta, con los cuales seobtienen los siguientes resultados:

Impeller= 85 %

Soplador Reactor I = 7,5 %

Soplador Reactor II = 7,5 %

63

Obteniendo ası una disponibilidad representativa total para el subproceso del ReactorAireador:

ARA = AImp · 0, 850 + ASrI · 0, 075 + ASrII · 0, 075 (6.6)

Rendimiento

El objetivo principal de esta fase de la planta es producir un DO = 2[mg/l], se reali-zan mediciones de DO de manera periodica y se evalua la lejanıa segun los parametroslinealmente

Figura 6.4: Distribucion Rendimiento para Subproceso Aireacion

Esta distribucion se escoge para entender que, si bien, el valor optimo de DO seencuentra en 2 [mg/l], cualquier valor que tome la medicion de DO mayor a esta medidase traduce en una perdida por exceso de trabajo, el cual no lleva a un mayor beneficio.Esto se ve representado en la ecuacion-6.7 y en la figura-6.4. Una cantidad menortambien producira una merma en la produccion.

RRA =−1

2· |DO − 2|+ 1 (6.7)

Donde

OD : Valor de Oxıgeno Disuelto.

64

Para aumentar la exactitud de este ındice se busca definir distintas distribucioneshasta encontrar la que estime de mejor forma el comportamiento del subproceso.

Tasa Calidad

Se genera un ındice de manera cualitativa para evidenciar el estado en que esta pro-duciendo la aireacion mediante una inspeccion visual al nivel de grasa acumulada enlos bordes del “dique”. Usando misma tabla de evaluacion cualitativa-6.1.

El ındice general del Reactor Aireador es:

R.G.P.RA = ARA ·QRA ·RRA (6.8)

6.1.3. Clarificador (CL)

Si bien todos los procesos son fundamentales en el tratamiento del agua, es eneste en donde se realiza efectivamente division entre los flujos de .Agua clarificada 2delodos. En este proceso trabaja ıntegramente un equipo llamado Clarifier”, que realizala separacion de flujos. Por ende sin este equipo no serıa posible la etapa.

Disponibilidad

Se deja expresa la importancia de estudiar algun tipo de activo en paralelo parasuplir alguna falla. Si se presenta una averıa en este equipo, el proceso se detiene total-mente.Volviendo a la obtencion de la disponibilidad al ser un solo equipo se calcula con laecuacion-6.3

ACL = AClarificador (6.9)

Rendimiento

En este proyecto, no se realiza un analisis en este ambito. No existen datos ni me-diciones con las cuales poder obtener conclusiones. Se propone un seguimiento y unaevaluacion en la velocidad de diseno mediante un conteo de las rpm en distintos perio-dos del dıa para comparar este valor con su analogo teorico y ası corroborar que se estatrabajando sin reduccion de velocidad.

65

Tasa Calidad

Analogo al elemento anterior al no existir una evaluacion del producto finaliza-do .Agua Clarificada”, se debe hacer uso de la Figura-6.2 flujo de eleccion para pasardel calculo cuantitativo y generar su analogo cualitativo evaluando el ¿Como se estaproduciendo? Usando la misma distribucion entregada en la tabla-6.1 de evaluacioncualitativa.

El ındice general del Clarificador queda dado por:

R.G.P.CL = ACL ·QCL (6.10)

6.1.4. Camara Contacto (CC)

Siguiendo con la lınea de flujo de agua y llegando finalmente a su ultima etapa pre-via a su deposicion en el Rıo Simpson, se realizan varias mediciones para conocer elestado del agua tratada y de descarga. Entre los valores medidos se encuentran; pH,Temperatura, Caudal y Cloro.

Se encuentran presentes dos equipos de cloracion y un medidor ultrasonico tal ycomo se aprecia en la Figura-3.11.El objetivo de este subproceso, como su nombre loindica es llevar el nivel de cloro al estipulado por el ministerio de medio ambiente y laspretensiones propias de la empresa, es decir, 0,2[mg/l]

Disponibilidad

Como toda esta etapa se realiza en base al funcionamiento de dos equipos, siendoestos una Bomba de Cloracion I y Bomba de Cloracion II, que se encuentran configura-das en paralelo trabajando la misma capacidad y generando el mismo nivel de impacto,el valor mas representativo es un promedio de ambas disponibilidades individuales, esdecir:

ACC = AbccI · 0, 5 + AbccII · 0, 5 (6.11)

Rendimiento

Este factor se trabaja en relacion a un valor optimo de cloro disuelto de 0,2[mg/l]

de manera analoga al valor esperado en el reactor aireador. Obtener una medicion por

66

sobre el valor establecido se traduce como perdidas por exceso en los gastos de las ma-terias primas. Con una diferencia fundamental la cual sera posible apreciar en imagenque se presentara a continuacion en la figura-6.5.Es importante mencionar que el control es mas estricto debido a que es la ultima etapaantes de su deposicion en el Rio Simpson. El valor de cloro medido esta sujeto a unalegislacion indicada en D.S. N 90 sobre los lımites maximos permitidos para la descar-ga d residuos lıquidos a cuerpos de agua fluviales. Debido a esta necesidad de controlmas exhaustivo se realiza una distribucion que se ajusta de mejor forma a las exigenciaspropias.

Figura 6.5: Distribucion Rendimiento para Subproceso Clarificacion

En esta imagen se puede ver los 5 tramos de valores que puede tomar la medicionel cloro.

0[mg/l] : Primer rango compuesto por un valor unico, el cual como es de espe-rarse corresponde a un nivel de rendimiento de 0 ya que no se esta cumpliendode ninguna forma el valor del rango optimo.

0[mg/l] – 0,02[mg/l] : este rango representa todas aquellas mediciones que seencuentran bajo lo que se encuentra especificado anteriormente como condicio-nes idoneas para la realizacion del proceso. Es decir, no cumple con las especi-ficaciones impuestas por la empresa. La mayor caracterıstica de este trayecto essu pendiente pronunciada, lo cual se traduce en un fuerte castigo el acercarse a lamedicion nula de cloro 0[mg/l].

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0,02[mg/l] – 0,2[mg/l] : Rango optimo especificado anteriormente como ren-dimiento de 100 % y al que se aspira obtener en cada medicion.

0,2[mg/l] – 0,4[mg/l] : Este rango presenta una pendiente descendiente casti-gando el exceso del nivel de cloro disuelto, ya que al aumentar el cloro disueltono se traduce como un valor agregado y tampoco un mayor beneficio para laempresa.

Mayor a 0,4[mg/l] : Esta ultima categorıa engloba a todas las medicionesmayores a 0,4[mg/l], las cuales se entienden como un exceso de esfuerzo, que nose traduce como aporte al producto final de la empresa. El rendimiento es 0.

Con referencia al nivel de exigencia de la norma versus las normativas impuestas porla misma empresa, aunque en un par de categorıas no se alcance el nivel optimo y sepueda llegar a valores muy bajos de rendimiento incluso hasta 0, esto no significan unincumpliendo desde el punto de vista medio ambiental del D.S. N 90.

Tasa Calidad

No se realiza un seguimiento a este parametro, ya que el producto final debe seranalizado mediante la evaluacion de su nivel de cloracion y este se encuentre dentrodel analisis del rendimiento. Para esta etapa inicial de la plataforma de monitore no setrabaja. La tasa de calidad se mantiene con un valor constante de 1.

El ındice general de Camara Contacto queda dado por:

R.G.P.CC = ACC ·RCC (6.12)

6.1.5. Mesa espesadora (ME)

El objetivo principal de este subgrupo es anadirle al flujo de lodos proveniente delClarificador una mezcla de polımetros para acelerar y potenciar los procesos posterioresde deshidratacion y digestion. Antes de entregar las consideraciones realizadas en loscalculos necesarios para la obtencion del ındice general proceso, es necesario identificarla presencia de los lıneas de flujo, una de agua y otra de lodos las cuales se unen en lamesa espesadora la maquina mas importante del proceso, la cual le da el nombre a laetapa. Esta disenada para poder trabajar a un caudal de 14 [l/s].

68

Disponibilidad

Para identificar la configuracion de todos estos equipos es importante observar elcomportamiento de los flujos en la Figura-3.13. Se puede apreciar que todos los equiposcumplen distintas funciones, por ende no es necesario realizar ponderaciones para elimpacto de cada uno. Sin embargo en este caso es fundamental el hecho que no existeacumulaciones de ningun tipo, ni redundancia y flujos auxiliares. Es decir, este procesose describe en serie. La disponibilidad de este subproceso se calcula con la ecuacion-6.13

AME = AHAPME· ABAAME

· AMEME· ABSME

· ABCMME(6.13)

De esta ultima ecuacion se puede destacar el hecho de ser una multiplicacion dedisponibilidades de manera uniforme las cuales revelan el estado real del proceso. Sialgunos equipos trabajan en mal estado desde el punto de vista de la disponibilidad peropueden llevar a cabo la tarea del proceso influyen en el valor global de disponibilidad.De tal modo que aunque se lleva adelante el proceso no se obtendra un valor optimo de1 en la disponibilidad global.Tambien es importante destacar el hecho que si se presenta una falla catastrofica enalgun equipo, es decir, disponibilidad individual 0. Automaticamente se obtiene un 0total para la disponibilidad global de proceso, ya que imposibilita las lıneas de flujo detodo el proceso

Rendimiento

Para esta evaluacion se toma como referencia el valor nominal de trabaja de lamaquina mas importante del proceso, siendo esta la Mesa espesadora:

Procesamiento de Caudal optimo de lodos = 14[l/s]

Debido al mal dimensionamiento de algunos equipos del proceso, (en especıfico labomba deshidratante) no es posible trabajar a la capacidad que se encuentra disenadoel proceso. Se esta va trabajando con flujos mas bajos. Este rendimiento se evalua uti-lizando la ecuacion -6.14

RME =−1

14· |Ql − 14|+ 1 (6.14)

69

Donde

Ql : Caudal de procesamiento lodos.

Por ejemplo, si se tiene un caudal de trabajo de 7 [l/s], se obtendra un rendimientode 50 % del proceso

RME =−1

14· |Ql − 14|+ 1 = −1/14 ∗ 7 + 1 = 0, 5 (6.15)

Este distribucion se presenta en la Figura-6.6

Figura 6.6: Distribucion Rendimiento para Subproceso Mesa espesadora

Se escoge esta ecuacion ya que castiga de igual forma trabajar por sobre o bajo lavelocidad de diseno.

Tasa Calidad

En este proceso no es posible realizar un analisis cualitativo del producto posteriora la bomba deshidratante, haciendo uso del flujo expresado en el Figura-6.2, se generauna evaluacion del estado de salida de los lodos al menos de manera cualitativa, endonde se utiliza las categorıas expresadas en la tabla-6.1.

El ındice general de Mesa espesadora queda dado por:

R.G.P.ME = AME ·RME ·QME (6.16)

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6.1.6. Digestor (Dig)

Proceso en el cual solo estan presentes flujos de lodo, se realiza en un estanqueabierto de unos 7 metros de altura tal como se puede apreciar en la Figura-3.14. Elobjetivo principal del subproceso es inyectar aire desde la parrilla ubicada al fondo delestanque para facilitar el crecimiento de los microrganismos y una estabilizacion delmismo.En este subproceso se encuentran presentes 3 sopladores de las mismas caracterısti-cas. Todos sus flujos se unen para ingresar mediante el mismo acceso a la parrilla deaireacion.

Disponibilidad

Nuevamente se realiza una obtencion individual de la disponibilidad de cada equipopresente en el proceso, siendo estos:

Disponibilidad Soplador Digestor I

Disponibilidad Soplador Digestor II

Disponibilidad Soplador Digestor III

La obtencion de la disponibilidad total del proceso se realiza usando una ponde-racion segun el impacto de cada equipo, tal como se dio en el caso de subprocesosanteriores. Segun estimaciones del personal de la planta la influencia de cada sopladorrepresenta:

Disponibilidad Soplador Digestor I : 60 %.

Disponibilidad Soplador Digestor II : 25 %

Disponibilidad Soplador Digestor II : 15 %

Utilizando estas ponderaciones es posible obtener un valor representativo para ladisponibilidad total del proceso como:

ADig = ASDigI · 0, 60 + ASDigII · 0, 25 + ASDigIII · 0, 15 (6.17)

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Rendimiento

Para representar de mejor forma el desempeno de este subproceso, se descompo-ne el indicador de rendimiento en la resultante de dos componentes; ”Porcentaje deutilizacion 2”Periodo Retencion”los cuales se configuran de la siguiente forma:

RDig = %U · Periodo Retencion (6.18)

A continuacion se explica la metodologıa de calculo de cada uno de estos compo-nentes para ası obtener el rendimiento total del proceso, iniciando por el porcentaje deutilizacion.

Porcentaje Utilizacion ( %U)

Este ındice se obtiene al medir la altura de lodos con que esta trabajando, sobre elmaximo aprovechable, es decir:

%U =Altura lodos

Altura Maxima(6.19)

Donde altura maxima del estanque es igual a 7[m]

Periodo de Retencion

El otro componente que se utiliza para la evaluacion del rendimiento es el periodode retencion, Este deberıa ser idealmente de 8 dıas, pero por condiciones de lımiteoperacional, en especıfico la deficiencia en la capacidad de aireacion (generada porescaso aporte del Soplador III) no es posible alcanzar estos valores y se trabaja enperiodos mas bajos, para evaluar esta cantidad de retencion es necesario identificarla,para luego categorizar y valorar segun los rangos entregados en la tabla-6.2.

Periodo de retencion dıas Resultado8,000 1,0006 a 8 0,7004 a 6 0,500menor a 4 0,300

Tabla 6.2: Categorıas para la evaluacion periodo de retencion segun la cantidad de dıas

Entendiendo como impresentable valor de retencion menor a 6 dıas y optimos va-lores de retencion de 8 dıas.

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Tasa Calidad

Para evaluar la calidad en la produccion se realiza un analogo al parametro deloxıgeno disuelto en [mg/l] anteriormente evaluado en procesos como aireacion. Aun-que en este subproceso el valor optimo se considera 1[mg/l]. Se utiliza la misma distri-bucion para generar la evaluacion, la cual se puede ver graficada en la Figura-6.7

Figura 6.7: Distribucion tasa calidad para Subproceso Digestor

Se castiga el hecho de excederse del valor optimo disminuyendo el rendimiento.Si el optimo es 1[mg/l], medir un valor de oxıgeno disuelto de 1,1[mg/l] cumple conlos requerimientos mınimos ambientales, pero no cumple con los estandares de calidadinternos de la empresa.A continuacion se expresa la ecuacion con la que se obtiene la tasa de calidad

QDig = −1 · |OD − 1|+ 1 (6.20)

Donde

QDig : Tasa calidad Digestor

OD : Valor de oxıgeno disuelto.

El ındice general del Digestor queda dado por:

R.G.PDig = ADig ·RDig ·QDig (6.21)

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O bien:

R.G.P.Dig = ADig · Porcentaje Utilizacion · Periodo Retencion ·QDig (6.22)

6.1.7. Prensa Lodos (PL)

Etapa final para la lınea de lodos, en este subproceso al igual que en la mesa es-pesadora, se le inyecta polımeros al flujo trabajado para optimizar el desempeno de laprensa presente en este proceso. El objetivo principal es extraer la mayor cantidad dehumedad posible del efluente de lodos.Es importante mencionar que todo el exceso de humedad eliminado de los lodos por elproceso de prensado es enviado nuevamente al reactor aireador mediante el uso de unpar de bombas sumergibles como se puede apreciar en la Figura-3.16

Disponibilidad

En cuanto a la configuracion de esta etapa presenta las mismas caracterısticas que lamesa espesadora. Es necesario el buen funcionamiento de cada equipo para el correctoprocesamiento de lodos, por ende se considera una logica en serie para el calculo de sudisponibilidad:

APL = AFiltroBPL· AHAPPL

· ABMPPL· ABTEPL

· AMPPL(6.23)

Rendimiento

En estos proceso si bien todos los equipos trabajan de manera independiente y sonnecesarios para la correcta realizacion de la etapa, existe un equipo crıtico. El FiltroBanda se lleva a cabo la deshidratacion de los fluidos.Se propone un sistema de control de rendimiento inspirado en la velocidad de diseno delfiltro banda. Se evaluan la velocidad de flujo que se esta trabajando sobre la disenadade 5[l/s] lo cual se expresa con la ecuacion-6.24.

RPL =−1

5· |Ft − 5|+ 1 (6.24)

Donde

”RPL : Rendimiento Prensa Lodos.

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Ft : Flujo de trabajo subproceso.

En este subproceso la medicion del flujo trabajo es realizada por un medidor ubica-do antes del mezclador de polımero como se puede ver en la Figura-3.16

Tasa Calidad

Finalmente la evaluacion del estado final del efluente de los lodos, es decir, la salidade la etapa de filtro banda se mide el porcentaje de humedad presente en los lodos, obien, cuanto del peso total corresponde a agua.Para ello se toman muestras las cuales se pesan, nombrandolo como ”Peso Humedo”.Posteriormente se deja secar la muestra de lodo para luego pesarla generando ası unsegundo peso correspondiente al ”Peso Seco”. Finalmente, con el uso de ecuacion-6.25es posible obtener el porcentaje de peso de lodo deshidrato que corresponde a agua.

Porcentaje Humedad =Peso Humedo− Pes0 Seco

Peso Humedo· |Ft − 5|+ 1 (6.25)

Este valor de ”Porcentaje de Humedad”[ %] se evalua con la siguiente Tabla-6.3,obteniendo ası el ındice de tasa de calidad.

Porcentaje Humedad de lodos Tasa calidad100-85 −1

15· |%H − 100|+ 1

84-0 1

Tabla 6.3: Categorıas para la evaluacion de tasa calidad segun la humedad de lodos

La tabla-6.3 muestra los dos posibles valores que puede tomar para el rendimiento.Si el porcentaje de humedad cae en la primera categorıa(100-85 [ %]), el ındice de tasade calidad se obtendra con la siguiente funcion:

QPL =−1

15· |%H − 100|+ 1 (6.26)

En la Figura-6.8 es posible apreciar la distribucion para el ındice de calidad enfuncion de su porcentaje de humedad, esta se puede caracterizar de permisiva, o masbien poco exige respecto al estado de deshidratacion de los lodos, esto se entiende porser un proceso poco crıtico para la empresa y sin mayor riesgo debido a que estoslodos no se utilizan en ninguna parte del proceso. Simplemente son retirados de laplanta. Siempre es importante realizar un seguimiento continuo del estado del efluente

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Figura 6.8: Distribucion tasa calidad para Subproceso Prensa Lodos

de lodos por la deteccion de fallas.Para todos aquellos valores de porcentaje de humedad menor o igual a 84, se puedeasegurar el hecho que se esta trabajando en rangos optimos, por ende es posible evaluarel ındice de calidad como 1.

El ındice general del Prensa Lodos queda dado por:

R.G.P.PL = APL ·RPL ·QPL (6.27)

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6.1.8. Grupo Generador (GG)

Esta ultima etapa, como ya se menciona en la descripcion del proceso, no formaparte de ninguna lınea de flujo de la empresa y no esta incluida como proceso ni enel flujo de aguas ni lodos. Sin embargo es necesario hacerle el mismo seguimiento,ya que es un equipo importante que necesita estar monitoreado para asegurar su buenfuncionamiento en el momento que por algun motivo falle el suministro electrico.

Disponibilidad

Este grupo generador presentado en la Figura-3.17 solo se usa en momentos deaverıas con la fuente de poder. Si se llega a cortar el suministro electrico se pone enmarcha el grupo generador para algunas etapas y equipos indispensables para el funcio-namiento de la planta como lo son el pre tratamiento, el reactor aireador, el clarificador,la camara contacto y la prensa lodos. Algunos no trabajarıan a maxima capacidad, sinoque a una suficiente para mantener el proceso en marcha mientras se consigue repararla averıa. Por este motivo no es posible realizar analisis para la tasa de calidad ni elrendimiento del proceso. No se realiza segun los estandares de calidad normal, sinoque unos de emergencia los cuales hasta este punto no fueron delimitados.

El monitoreo de disponibilidad se realiza mediante pruebas semanales para revisarel hecho que el grupo generador se encuentra en estado optimo para el momento quesea necesario.La disponibilidad del proceso evidentemente sera la disponibilidad individual del equi-po y a su vez correspondera al ındice general del proceso, tal como se puede ver acontinuacion.

R.G.PGG = AGG (6.28)

A modo de resumen, se acaban de describir todos los analisis y consideraciones quese utilizan para poder calcular los ındices de rendimiento, disponibilidad y tasa calidadcon el fin de obtener los componentes necesarios para calcular el ındice general de cadaproceso, los cuales se pueden ver sintetizados en la tabla-8.3.

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6.2. Graficacion de Resultados

En esta seccion se presenta la forma en que son entregados los resultados de losındices generales. Para facilitar la comprension, discusion y trabajo se suministran demanera grafica.

Figura 6.9: Formato basico para graficos de resultado para un ano

6.2.1. Formato de fondo y ejes de coordenadas

Las principales caracterısticas del grafico son la presencia de un sistema de coorde-nadas en dos dimensiones(X,Y) ademas de un fondo particular cuyos significados sonexplicados a continuacion.

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Eje X

La coordenada de la abscisa que estan nombradas con el tıtulo de ”Muestra”. Lasunidades de medida no son expresadas, esto debido al hecho que se puede ir variandosegun la sensibilidad del proceso.En este caso se presenta un monitoreo realizado demanera semanal y las 52 muestras representan un ano de seguimiento, monitoreo yanalisis. Ahora bien si el proceso es mas crıtico y necesita un monitoreo mas minuciosose pueden generar las muestras de manera diaria, horaria y en el caso que lo requierade manera momentanea “en vivo” mediante un monitoreo constante e instantaneo.

Eje Y

El eje de las ordenas, a diferencia del de las abscisas, presenta un modelo fijo yno da la posibilidad a modificaciones. Se representa el valor del Rendimiento Generaldel Proceso”, el cual tiene medidas adimensionales, en un rango desde 0 a 1. Donde 0representa un ındice la mınima medicion de rendimiento y 1 su optimo.

Fondo

Si se toma atencion del fondo de la representacion, este presenta una degradacionque ayuda a simplificar la interpretacion de los resultados del grafico, dandole signifi-cado a cada rango de color segun como se muestra en la siguiente imagen.

Figura 6.10: Clasificaciones segun Indice General Proceso

Estos rangos identificados con su color respectivo, interpretan la clasificacion segunestandares de calidad y competitividad ampliamente utilizados.El rango de excelentecompetitividad se encuentra en lo mas alto del ındice entre 95 % a 100 %. La siguien-te categorıa esta entre 85 % a 95 % la cual se entiende por una buena competitividadentrando a valores de World Class, continuando con los rangos entre 75 % a 85 % selocaliza una clasificacion .aceptable”, la cual llama a seguir en la busqueda de mejora.Luego se presenta la categorıa mas esperada para el caso de una primera medicion demonitoreo que comprende los valores de 65 % a 75 % como su definicion lo indica esta

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categorıa demuestra una baja competitividad y es aceptable solo si se estan proceso demejora. Finalizando las categorıas cierra la clasificacion totalmente inaceptable cual-quier valor que se encuentre por debajo de 65 %.A continuacion se presentan los resultados graficos de la implementacion de este siste-ma de monitoreo en la P.T.A.S. para 2 muestras analizadas.

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Capıtulo 7

Resultados

Presentadas ya las caracterısticas principales presentes en un grafico de resultado,se entregan resultados del analisis completo que es realizado a la Planta TratamientoAgua Potable Coyhaique.

Presentacion de graficos y resultados

En esta seccion del capıtulo se presentan las mediciones reales que fueron tomadasen terreno durante el periodo de levantamiento del sistema de monitoreo. La cantidad dedatos ingresados es insuficiente para realizar un correcto analisis estadıstico, ya que so-lo se consta de dos mediciones por subgrupo. Sin embargo ya es posible ver lo poderosade esta herramienta debido a que es posible analizar importantes comportamientos enprocesos, configuraciones y caracterısticas presentes en la planta tratamiento de aguasservidas (P.T.A.S.). A continuacion se presentan las plataforma de ingreso de datos paracada subproceso con sus respectivas mediciones:

Figura 7.1: Ingreso mediciones Grupo Generador

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Figura 7.2: Ingreso mediciones Pre Tratamiento

Para las muestras correspondientes a los primeros dos subgrupos recien mostrados,se aprecia un comportamiento ideal, ya que en el transcurso del monitoreo no se pre-senta ningun tipo de indisponibilidad ni comportamiento anomalo, es por esto que lasvaloraciones cualitativas estan en verde y las indisponibilidades son 0 horas.

Figura 7.3: Ingreso mediciones Reactor Aireador

Pasando ahora al reactor aireador, ocurre el mismo caso en cuanto a la disponibi-lidad, es decir, todo el tiempo corresponde a tiempo operativo ya que no se presentaninguna averıa ni desperfecto. Se calcula el ındice de rendimiento evaluando el nivelde oxıgeno disuelto en cada muestra.

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Figura 7.4: Ingreso mediciones Clarificador

Siguiendo con los flujos de trabajo para la etapa del clarificador, en esta no se pre-sento ningun tipo de contratiempo y el proceso se realiza de manera normal adecuaday controlada lo cual se traduce a un verde en la escala cuantitativa.

Figura 7.5: Ingreso mediciones Camara Cloracion

Para la etapa previa a la deposicion en el rıo Simpson, se ingresan los valores de clo-ro medidos en cada muestra, siendo estos 0,100[mg/l] y 0,115[mg/l]. Para el calculo delındice de disponibilidad, al no existir ningun tipo de muda no existe indisponibilidad.

Para esta etapa de los lodos, se necesita ingresar 4 categorıas de valores, las cualesse realizan para el calculo de los componentes del ındice general del proceso. Comocaracterısticas principales del proceso, se puede mencionar que no hay ningun tipo decontratiempo que pueda mermar la disponibilidad de los equipos y por ende del sub-proceso, la altura de lodos no alcanza al maximo estando en promedio trabajando a un67,8 % de su capacidad, analogo a esto es el caso del periodo de retencion ya que existeuna brecha constante entre el valor medido y el esperado idealmente, finalmente conrespecto a la calidad del lodo se puede apreciar un valor constante y correspondiente alo esperado previamente para este proceso.

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Figura 7.6: Ingreso mediciones Digestor

Figura 7.7: Ingreso mediciones Mesa Espesadora

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Figura 7.8: Ingreso mediciones Filtro Banda

Para los subprocesos de ”Prensa Lodos 2”Mesa Espesadora”se puede apreciar elmismo comportamiento, es por esto que se describen juntos de manera general comen-zando por el ındice de disponibilidad, donde en ambos subproceso se desarrolla demanera optima sin contratiempos ni ajustes necesarios al igual que el resto de la plantano existe la indisponibilidad, complementando estos datos ingresados se encuentran loscaracterısticos de cada etapa. Con todas estas mediciones y valoraciones s ingresadasse realizan los graficos correspondientes a cada subproceso en conjunto con el generalde la planta, en el siguiente capıtulo se presentan estos resultados ademas de su inter-pretacion.

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7.1. Interpretacion de resultados

Ya presentadas las mediciones ingresadas para todos los subprocesos se da paso ala generacion e interpretacion de los resultados primero por etapa y luego general dela planta. A continuacion se presentan los graficos de ındice general del proceso paratodas las etapas de la planta. Esta presentacion se entrega en dos grupos para poderfacilitar su lectura.Iniciando con los subprocesos de Grupo generador, Reactor aireador, Camara cloracion,Filtro banda, Mesa espesadora y Digestor presentados en la Figura-7.9

Figura 7.9: Indice General Proceso a

Debido a que los resultados en el rendimiento general proceso para la etapa de pretratamiento y clarificador son identicos se presenta solo la figura-7.10 para representarpara ambos:

Finalmente se presenta la ultima herramienta presentada siendo esta el RendimientoGeneral promedio planta P.T.A.S.

El cual como su nombre lo indica se calcula realizando un promedio entre los R.G.P.de todos los subprocesos presente en la planta,donde sus valores por muestras son0,848[-] y 0,865[-], obteniendo un valor para el rendimiento general promedio plan-ta de 0,8565 [-]

Presentando ya los resultados en las Figuras-7.9,-7.10 y -7.11 se procede a realizarun analisis de toda la informacion disponible en ellos, con el fin de poder identificar yjerarquizar los procesos que necesitan mas atencion debido a su criticidad en cuanto ala calidad y a su vez oportunidades de mejora de planta, enumerando segun impacto y

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Figura 7.10: Indice General Proceso b

Figura 7.11: Indice General Planta P.T.A.S. Coyhaique

beneficio donde resulta mas conveniente realizar algun tipo de mejora.Debido al hecho que las distribuciones presentadas en la Figura-7.10 son optimas, paralos subprocesos de Pre tratamiento y clarificador, no es posible obtener mayores con-clusiones segun este resultado, mas que el hecho que no es necesario ningun tipo deintervencion mayor ni modificacion al estado actual para estas dos etapas para alcanzarla excelencia de rendimiento, en otras palabras, bastarıa seguir el mismo trabajo conambos subprocesos y no se presenta ninguna oportunidad de mejora apreciable en esteprimer analisis.

Al analizar la Figura-7.9, es posible obtener variadas apreciaciones en cuanto alestado de la planta:

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En todos los procesos hay una disponibilidad del 100 %, en donde no hay ninguntipo de averıa ni contratiempo, por ende, el impacto del ındice de la disponibili-dad en el calculo del rendimiento general del proceso es posible despreciarlo

Dicho esto se va analizando todas las curvas presentes en la Figura-7.9 de maneraindependiente:

Grupo Generador: Se mantiene en un valor de excelencia 1 durante las 2 muestras

Cloracion: Al igual que los subprocesos descritos anteriormente se mantiene enuna estimacion de excelencia debido al hecho que las medidas de cloracion di-suelta se encuentran entre los valores optimos para este subproceso, para todoslos subgrupos comentados anteriormente durante esta evaluacion se presenta unasituacion de excelencia en el rendimiento general del proceso de 1.

Reactor Aireador: Esta curva tiene la particularidad que si bien este valor se en-cuentra en categorıa de buena competitiva a puertas de la excelencia no llega aalcanzarla, si se toma en cuenta el hecho que no existe ningun tipo de indispo-nibilidad, es necesario identificar la fuente de esta brecha para llegar a la exce-lencia, lo cual se realiza al situarse en la Figura-7.3 de ingreso de datos para estesubgrupo. Donde se encuentra en el valor de oxıgeno disuelto se presencia unainsuficiencia, lo cual se interpreta como que aunque esten en perfectas condicio-nes todos los equipos presentes en el proceso de Reactor Aireador no es posiblellegar a la excelencia absoluta debido a que el flujo de aire inyectado no es su-ficiente, esto puede verse representado en el resumen de indicadores para estesubproceso presentado en la Figura-7.12.

Figura 7.12: Indicador General Proceso Reactor Aireador

Debido al hecho que todos los equipos y el proceso trabajando de manera ade-cuada se obtiene un indicador tasa calidad y disponibilidad total reactor de 1, yel unico origen es el rendimiento, es decir, el nivel que alcanza la oxigenacion.

88

Aquı se encuentra la primera oportunidad de mejora que como se puede apreciarel impacto producido no serıa tan alto debido al nivel que tiene actualmente elrendimiento general del proceso es de un promedio de 0,9115[-] lo cual lo cate-goriza como buena excelencia a las puertas de la excelencia y valores de WorldClass.

Filtro Banda: Para la primera muestra es posible apreciar el hecho que se situaen la categorıa de Aceptable y para su segunda muestra sube a la excelencia, acontinuacion de manera analoga al caso anterior es conveniente situarse en laFigura-7.13 para identificar el origen de esta diferencia en el valor de rendimien-to.

Figura 7.13: Indicador General Proceso Filtro Banda

En estos indicadores es posible apreciar el hecho que para la primera muestra latasa de calidad es el producto del castigo en el ındice general debido a que elporcentaje de humedad es de 88 %. Para el segundo caso solo existe un ligeroproblema en el rendimiento por el caudal trabado, aquı se encuentra la segundaoportunidad de mejora la cual al no ser de un origen constante, no se traducirıaen un gran impacto al ındice general del proceso y aun menor grado al ındicegeneral de la planta.

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Mesa espesadora: Esta curva se encuentra a un nivel muy bajo y constante, estevalor de su ındice de rendimiento general del proceso se encuentra en la cate-gorıa competitiva mas baja el cual es inaceptable, como en los casos anterioreses posible situarla en la tabla de indicadores individuales para excluir el origen.

Figura 7.14: Indicador General Proceso Mesa espesadora

Al observar los ındices individuales de cada muestra resalta inmediatamente doshechos, el primero es que los resultados para ambas muestras es el mismo y lasegunda situacion es que existe dos valores perfectos siendo estos disponibilidady tasa calidad, por ende el bajo de nivel general de rendimiento general del pro-ceso se debe integralmente por el rendimiento. Esto indica que la velocidad realdel proceso difiere mucho de la velocidad de diseno, como todos los equipos seencuentran en perfecta disponibilidad se entiende que existe un mal funciona-miento de algun equipo, aquı yace la tercera oportunidad de mejora, la cual escambiar la maquina que limita el trabajo del proceso a su flujo de diseno siendoesta la bomba deshidratante, en esta caso a diferencia de los anteriores, si se rea-liza algun tipo de perfeccionamiento del proceso este tendra un gran impacto enel ındice general del proceso y a su vez al ındice general de la planta.

Digestor: Ultima curva de rendimiento presentada en la Figura-7.9, al evaluareste ındice segun su resultado numerico esta curva es situada en la categorıa masbaja de rendimiento pero con un valor absolutamente inaceptable de promedio0,339[-]. Siguiendo con el analisis y la busqueda de oportunidades es oportunoidentificar el origen de este resultado tan inaceptable.

Al observar los valores presentes en cada ındice es posible apreciar ciertas situa-ciones, la primera nace en los dos indicadores de excelencia de la tasa de calidady disponibilidad para ambas muestras, es decir, aquı no radica el problema. Lasegunda es el ındice de rendimiento el cual se mantiene en un valor de 0,5 el cualde por si es muy bajo y ademas es una constante, la tercera situacion es el hechoque el porcentaje de utilizacion no llega a alcanzar el maximo en ninguna muestra

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Figura 7.15: Indicador General Proceso Digestor

aunque todos los equipos se encuentren disponibles al trabajo en todo momen-to. Ahora es momento de identificar nuestra cuarta y aparentemente ultima granoportunidad de mejora que es la imposibilidad de oxigenar debidamente el tan-que de digestion, ocasionado por la mala distribucion de los flujos de ingreso deaire por el fondo del estanque ya que para el tercer soplador el aporte de su flujoaunque sea a maxima capacidad es muy bajo de apenas un 15 %, es decir, si bienla dimensionalizacion de los equipos es correcta debido a una erronea instalacionen su configuracion se transforma en un imposible llegar al rendimiento esperado,producto de esta mala oxigenacion no es posible hacer uso de un mayor porcen-taje de utilizacion del digestor ya que si no es posible oxigenar debidamente eldigestor a media capacidad, el digestor lleno es absolutamente inabordable parala configuracion actual. Esta oportunidad de mejora genera un impacto absolutoen el rendimiento del proceso y de manera consiguiente al ındice general de laplanta.

En este punto, en donde ya fueron mostrados los resultados correspondientes a lascurvas de rendimiento correspondiente a cada etapa, donde se finaliza la identificaciony enumeracion (al menos en esta primera prueba) de las oportunidades de mejora esposible generar una lista jerarquizada segun el impacto potencial que se puede producir.

Oportunidad subproceso Rendimiento general proceso promedio actual brecha hasta excelencia1 Reactor aireador 0,9115 0,0892 Filtro Banda 0,8900 0,1103 Mesa espesadora 0,4290 0,5714 Digestor 0,3390 0,661

Tabla 7.1: Identificacion de oportunidades P.T.A.S.

Aquı se pueden ver resumidas todas las posibles oportunidades identificadas a prio-ri en donde destacan como las mas convenientes para iniciar algun tipo de modificacion

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los subprocesos de Mesa espesadora y Digestor ya que ambas presentan mayores be-neficios potenciales tales para pasar de la ultima categorıa de inaceptable a excelencia,se escoge como la mejor oportunidad de mejora potencial al subproceso de la mesaespesadora ya que para generar un impacto en este proceso, como se menciona an-teriormente solo basta con la implementacion de un equipo adecuado segun el flujotrabajo. Si se realiza esta modificacion en la mesa espesadora, como es de esperarse elflujo de trabajo llega al nivel nominal y siguiendo en las condiciones actuales de dis-ponibilidad y tasa de calidad se llegarıa a obtener un resultado de indicadores como elpresentado a continuacion.

Figura 7.16: Indicador General Proceso Mesa Espesadora posterior a la intervencion

Donde se puede apreciar la excelencia competitiva en el nivel de rendimiento alsituarse con un valor constante de 1[-].Ahora se muestra el impacto de esta modificacion en la evaluacion global de la planta,es decir, se realiza nuevamente el grafico correspondiente al indicador general de laplanta el cual se muestra en la Figura-7.17.

Figura 7.17: Indicador General Planta posterior a la intervencion de le Mesa espesadora

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Las variaciones de esta indicador estan registradas en la tabla-7.2 y ademas en lasiguiente imagen-7.18

Indice general PlantaCaso inicial 0,8565Caso Modificado 0,8925

Tabla 7.2: Indice general planta para caso original y con modificacion

Figura 7.18: Rendimiento Planta Promedio con y sin modificacion

En esta tabla es posible apreciar un aumento del ındice de Rendimiento generalPlanta de 4,16 [ %] lo cual es un enorme porcentaje teniendo especial consideracionque solo fue la modificacion de un equipo sin necesidad de realizar algun tipo mayorde intervencion.Antes de pasar al analisis de la Figura-7.11 la cual corresponde a los resultados delındice general de la planta, es necesario volver a comentar el singular hecho que enla primera prueba de muestreo no existe ningun tipo de indisponibilidad apreciable, sibien es posible delatar algunos procesos mal configurados como lo es el hecho del di-gestor o mal dimensionado para el caso de la mesa espesadora, existe la posibilidad demanera inconsciente exista un sobre esfuerzo por mantener los equipos mas de la cuen-ta y dando como resultado un comportamiento anormal de la planta, en otras palabrasantes de tomar cada resultado como un fiel reflejo del estado actual de la planta es nece-sario indicar y recordar que estas dos muestras iniciales son poco representativas parauna planta que trabaja todas las semanas del ano, si bien puede ser una acercamientodel proceder de la empresa estas no necesariamente son una muestra representativa dela planta.

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Teniendo en consideracion esta posibilidad de “manipulacion” de los datos presente,debido a una sobrereparacion por el hecho de que esta siendo monitoreado el procesose puede indicar que el nivel maximo actual al que puede aspirar la empresa sin nece-sidad de realizar la compra ni cambio de ningun activo alcanza el punto de 0,865 comoındice general Planta, lo cual observando las categorıas de la Figura-6.10 clasifica a laempresa en la categorıa de “Buena competitividad. Entra en valores de World Class”.En otras palabras, para poder mantener la empresa el valores altos de rendimiento ge-neral y poder considerar su proceso como un apto para la competencia no existe lanecesidad de realizar ningun tipo de compra solo mantener la disponibilidad al 100 %,procurando estar disponible en todo momento. Finalizando esa seccion correspondientea los resultados producidos de la primera puesta en marcha del monitoreo, se mencionay destaca nuevamente la gran oportunidad de mejora al realizar el cambio del cuello debotella del proceso Mesa espesadora, siendo este la bomba deshidratante. Lo cual segununa estimacion podrıa llegar a generar un salto de calidad tal que llevarıa el ındice ge-neral de la planta a aumentar hasta en un 4,16 % para situar al indicador general hastaun valor promedio de 0,9145[-], dicho valor esta a puertas de llegar a la excelencia yvalores World Class.Como metodo de evaluacion, este sistema de monitoreo cuenta con dos formas de inter-pretacion independientes y no excluyentes, una se basa en el estado del rendimiento porla valoracion del ındice obtenido desde los rendimientos generales del proceso figura-7.9 y -7.10) y el ındice general de la planta Figura-7.11 y la otra segun su inestabilidadestadıstica, ambas valoraciones se explican se detallan a continuacion.

94

7.2. Valoracion rendimiento general proceso y planta

Primer tipo de evaluacion es generado en base a la degradacion de colores presenteen los fondos de los graficos resultados, es decir, a la categorıa en que se encasilla fi-nalmente el equipo, guiandose siempre en las categorıas entregadas en la Figura-6.10,presentada en el capıtulo anterior.La metodologıa consiste en evaluar el nivel general de la planta de tratamiento aguasservida segun estas clasificaciones, luego de identificar la categorıa en que se encuentraregistrar esta informacion y proceder a establecer cuales fueron los motivos del nivelactual en el ındice de rendimiento general de planta, buscando identificar la curva conmenor ındice general del proceso, luego pasar al desglose de este ındice para identificarla causa de ese resultado de rendimiento bajo. Se deja establecida la necesidad de unseguimiento mas minucioso de este proceso en esa area especıficamente para las se-manas o muestras venideras, creando ası una base de datos, para llegar a conclusionespor ejemplo si el indicador no mejora en unas semanas quizas sea necesario empezar aplantear el reemplazo por un equipo mas apropiado o una configuracion del proceso ola solucion que se estime conveniente.Se podrıa decir que esta evaluacion es la mas sencilla de realizar ya que se baja enidentificar la categorıa en que se situa la distribucion y relacionar estos con el resto deindicadores para poder disminuir la posible causa a su menor formato posible, es masse podrıa decir que esta evaluacion es hecha de manera particular para cada muestra locual difiere del segundo tipo de el cual se presenta a continuacion y se podrıa relacio-nar con la distribucion de los resultados a lo largo de todas las muestras y como se vanrelacionando entre ellas, buscando siempre identificar anomalıas o rachas presentes encada proceso y poder diferenciar la inestabilidad de origen normal o especial.Para esta segundo tipo de evaluacion complementario al presentado anteriormente seinterpretan los graficos como si fuesen un tipo de carta de control para poder identificarlas causas de su inestabilidad para poder anteponerse a algun tipo de falla identificandocomportamiento de desgaste, fatiga, sobre control, deterioro, entre otros.

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7.3. Valoracion de la inestabilidad estadıstica

Aquı se interpretan los graficos resultados del ındice general proceso y planta comosi fuesen cartas de control, buscando siempre identificar la inestabilidad del proceso,junto con sus causas para poder anteponerse a algun tipo potencial de falla identificandocomportamiento de desgaste, fatiga, sobre control, deterioro, entre otros. Complemen-tando la evaluacion presentada anteriormente.

La metodologıa de evaluacion para la identificacion de comportamientos anoma-los y presencias de variacion especial, consta de dos pasos, los cuales se presentan acontinuacion:

Primero: Se buscan, destacan y aıslan todos aquellos puntos del grafico de resul-tados se encuentren fuera de los lımites de control (Superior e inferior)

Segundo: Analizar si la interaccion entre cada medicion presenta algun tipo decomportamiento no aleatorio, como por ejemplo caracterıstica cıclica o descen-dente, etc.

Luego de corroborar los pasos anteriores y descartar cualquier tipo de manifestacio-nes de las mismas, es posible asegurar que se esta frente a un proceso estable estadısti-camente, definiendo este como: “Proceso bajo control estadıstico en que los puntos enla carta caen dentro de los lımites de control y fluctuan o varıan en forma aleatoria a loancho de la carta con tendencia a caer dentro de la lınea central”1

7.3.1. Construccion Carta Control

En este apartado del capıtulo se procede a explicar todos los procedimientos nece-sarios en la construccion de una Carta de control de graficas”de medias y desviacionestandar, con las que se evalua el nivel de estabilidad estadıstica y de ser necesarioidentificar las causas de su inestabilidad, anteponiendose ası a algun tipo de falla iden-tificando comportamiento de desgaste, fatiga, sobre control, deterioro, entre otros. Lacorrecta construccion de esta herramienta forma parte fundamental del proceso de pre-vencion, deteccion y correccion de variaciones de calidad.

1 [12] Control estadıstico de calidad y seis sigma, Interpretacion de las cartas de control y causas deinestabilidad

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Para la correcta construccion de una carta de control se debe:

1. Como es de esperarse, el primer paso y mas elemental para generar una carta decontrol estadıstico en condiciones, es el recabar la mayor cantidad mediciones deuna variable para poder evaluar su calidad, donde estos datos deben ser organizadossegun organos individuales de muestras, es decir, deber existir una cantidad con-siderable de mediciones las cuales deben estar organizadas en al menos unas 20muestras para poder construir la grafica de control, ya que en este punto se alcanzala independencia estadıstica.

2. Luego de obtener las mediciones y organizarlas en subgrupos, se procede a calcularel promedio de cada uno de los subgrupos desde 1 a n, con el uso de la ecuacion-7.1

X ′ =n∑1

X1 +X2 +X3 + ...+Xn

n(7.1)

3. Posteriormente se obtiene un Rango para cada uno de los subgrupos, esto se realizaobteniendo la diferencia entre el valor del subgrupo mayor y el menor, lo cual se verepresentado en la ecuacion-7.2

RSubgrupo = XMayor −XMenor (7.2)

4. Siguiente a esto, se procede a calcular un valor de promedio global, el cual se realizaal promediar los valores medios de todos los subgrupos, como se puede visualizaren la ecuacion-7.3

X =n∑1

X1′ +X2

′ +X3′ + ...+Xn

′

n(7.3)

5. Analogo al punto anterior, se realiza el mismo trabajo pero esta vez para obtener unvalor medio del Rango haciendo uso de la ecuacion-7.4.

R =n∑1

R1 +R2 +R3 + ...+R4

n(7.4)

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6. Paso previo a empezar a graficar las variables es obtener los lımites de control tantosuperior como inferior. Se calculan a partir del conocimiento de la variacion de unproceso, de tal forma que entre estos caiga el estadıstico que se grafica en la cartamientras el proceso permanece sin cambios importantes.2, por esto los lımites decontrol se representan como:

LC = µx ± 3σx (7.5)

En esta ecuacion se encuentran presentes los siguientes componentes.

µx : Media de las medias.

σx : desviacion estandar de las medias.

Como en esta etapa inicial del proyecto, se desconoce la desviacion estandar elproceso, los lımites se control se estima con el uso de siguiente ecuacion.

3σx = A2R (7.6)

Donde este componente es una variable que se extrae directamente sin calculos pre-vios necesarios de la tabla-8.1

A2 : Media de las medias3

Finalmente para la grafica de control X se obtienen:

Linea Central(LC) = X (7.7)

Limite control Superior (LCS) = X + A2R (7.8)

Limite control Inferior (LCI) = X − A2R (7.9)

2 [13] Control estadıstico de calidad y seis sigma3nota ver tabla 7.1

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Es ampliamente usada la division de la carta de control en seis zonas, en dondecada una de ellas posee una amplitud similar a la desviacion estandar el proceso, estose puede observar en la Figura-7.19 donde se puede ver el formato utilizado en losanalisis estadisticos, al menos en esta etapa del proyecto.

Figura 7.19: Esquema de las zonas presentes en la carta de control

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7.3.2. Patrones no Aleatorios

A continuacion se enumeran y explican todos los comportamientos o rachas noaleatorias que se buscan identificar en las cartas de control, resaltando ası comporta-mientos de inestabilidad estadıstica y/o anomalıas en la distribucion aleatoria de lasmediciones. Cada uno de estos patrones se describe brevemente. Ademas de definir sucriterio de evaluacion y sus causas respectivas.

Desplazamientos o cambios en el nivel del proceso

Se identifica esta racha cuando es apreciable una o mas puntos establecidos fuera delos lımites de control o tambien puede darse este patron cuando de manera consecutivalas mediciones se establezcan a un solo lado de la lınea central. A continuacion seenumeraran las posibles causas, criterios objetivos para poder identificar esta racha.La Figura-7.20 que representa un patron de desplazamiento o cambio en el nivel delproceso.

Figura 7.20: Desplazamiento en el nivel del proceso presente en la carta de control

Posibles causas

Introduccion de nuevos trabajadores, maquinas materiales o metodos.

Cambios en los metodos de inspeccion

Una mayor o menos atencion de los trabajadores

El proceso ha mejorado o empeorado

Criterios de evaluacion:

8 o mas puntos consecutivos de un solo lado de la LC.

100

Al menos 10 puntos consecutivos caen de un mismo lado de LC.

Por lo menos 12 puntos consecutivos ocurren de un mismo lado de la LC.

Tendencias en el nivel del proceso

Para poder identificar este tipo de patron es necesario identificar su caracterısticaprincipal la cual es presentar una racha marcada sin importar su direccion, vale decir,puede ser tendencia ascendente o descendente, de manera analoga al caso anterior sepresentan las posibles causas y su representacion en una carta de control en la Figura-7.21

Figura 7.21: Tendencias en el nivel del proceso en la carta de control

Causas:

Cambios graduales en las condiciones medioambientales

Deterioro o desajuste gradual del equipo de produccion

Desgaste de las herramientas de corte

Acumulacion de desperdicio en las tuberıas

Calentamiento de las maquinas

Criterios de evaluacion:

6 o mas puntos consecutivo en ascenso o descenso

Movimiento largo de puntos hacia arriba a o abajo

101

Ciclos recurrentes

Este es un tipo de movimiento aleatorio muy caracterıstico y su principal atributoes como lo indica su nombre, que este presente una racha cıclica en los valores de lacarta de control. Ejemplo de esto puede darse al encontrar una tenencia ascendente depuntos, los cuales al llegar a un maximo comienzan a descender para luego incrementarnuevamente y ası sucesivamente. Causas:

Figura 7.22: Ciclos recurrentes en la carta de control

Mantenimiento preventivo programado

Fatiga de trabajadores

Rotacion regular de maquinas u operarios

Cambios periodicos en el ambiente

Diferencias en los dispositivos de medicion o de prueba

En este caso el criterio de identificacion no es unico, ya que al existir una grangamma de combinaciones entre tendencias la unica forma de identificarlo es meramenteobservacion e interpretacion de la repetividad en la carta de control, pero generalmentetodo apunta al efecto sistematico producido por maquinas, operarios o materiales quese usan alternadamente.

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Mucha Variabilidad

El proximo patron que se busca describir se caracteriza por poseer una gran dis-persion en los valores de la carta de control, este se traduce como un alta racion delos puntos cercano a los lımites de control, estos pueden ser a ambos lados de la lıneacentral.

Figura 7.23: Mucha Variabilidad en la carta de control

Causas:

Sobre control o ajustes innecesarios en el proceso

Diferencias sistematicas en la calidad del material o en los metodos de prueba

Control de dos o mas procesos o estratos con diferentes promedios en a la mismacarta.

Mezcla de calidades bastante diferentes.

Criterios de evaluacion:

8 puntos consecutivos en ambos lados de la LC con ninguno en la Zona C

103

Falta Variabilidad

Como ultima racha que se busca identificar se presenta una de las senales mas no-torias de que el proceso presenta algun tipo de anomalıa, se caracteriza como la pocadispersion en las mediciones o su agrupacion en zona cercana a la lınea central comose puede ver representado en la figura-7.24

Figura 7.24: Falta variabilidad en la carta de control

Causas:

Carta de control inapropiada para el estadıstico graficado

Equivocacion en el calculo de los lımites de control

Agrupacion de datos con medias diferentes que al combinarse se compensan unoscon otros

Criterios de evaluacion:

15 puntos consecutivos en la zona C ya sea arriba o debajo de la LC

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Capıtulo 8

Conclusiones

Como producto del desarrollo de este proyecto se obtuvo un sistema de monitoreopara la Planta Tratamientos Aguas Servidas Coyhaique, en donde se analiza la P.T.A.S.a traves de indicadores de disponibilidad, rendimiento y tasa calidad. Como es men-cionado a lo largo del capıtulo 4. Estos indicadores se disenan y evaluan buscandoreproducir de la forma mas representativa posible todas las caracterısticas presentes enlas etapas y subprocesos, es decir, diagramas de flujos e identificacion de equipos paralas lıneas de lodos y aguas como se puede ver en la figura-3.1.

Establecer indicadores de disponibilidad, calidad y rendimiento adecuados para laevaluacion que represente todas las caracterısticas del proceso. Evaluando propuestasde comportamiento para los procesos buscando siempre generar la forma de medicionmas semejante al comportamiento real de los equipos. La eleccion en la creacion deestos indicadores fue guiada por la filosofıa TPM (Mantenimiento Productivo Total).Buscando llevar a un equipo a sus condiciones optimas, a su vez manteniendo dichascondiciones integrandolo como estrategia global de la empresa. Este efecto influenciapositivamente a la eficiencia de las instalaciones y maquinas. Mejorando su producti-vidad, ya que en todas las etapas del ciclo de vida se involucra al personal para llegar alos cero accidentes, cero defectos y cero perdidas.

Los indicadores generados son una gran herramienta para la toma de decisiones desubproceso y general planta. Principalmente se argumentan en la calidad de la base dedatos que se busca generar. Mientras mas informacion se recaba se disminuye el mar-gen de error o de incertidumbre en la toma de decisiones y prioridades en el proceso,

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ya sea en areas de disponibilidad, rendimiento y tasa calidad.

Finalmente se realiza la creacion de una base de datos con las variables presentesen la planta tratamiento aguas servidas.

Resultados

Luego de analizar los resultados de la implementacion del sistema de monitoreo, seobtiene los siguientes resultados para los indicadores de rendimiento para los subpro-ceso y planta.

Figura 8.1: Rendimiento general promedio subprocesos

En esta imagen se puede apreciar como barras el resultado de los indicadores ge-neral por cada subproceso y como una lınea horizontal el Rendimiento general planta,el cual se traza en 0, 8215[−]. Agrupando estos resultados se obtienen los siguientesresultados:

Valores Excelencia: Grupo Generador, Pre tratamiento, Clarificador, Camara Con-tacto.

Valores Buenos: Reactor Aireador, Filtro Banda.

Valores inaceptables: Digestor, Mesa espesadora

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Para todos los subprocesos que presentan valores de excelencia, siendo estos: “Gru-po Generador”, “Pretratamiento”, “Clarificador”, “Camara Contacto”. No se justificaalgun tipo de modificacion mas mantener todos los esfuerzos necesarios para seguirasegurando la disponibilidad del 100 %, del mismo modo para las etapas que represen-tan valores buenos no existe necesidad mayor de realizar modificaciones considerablesya que el impacto potencial no es tan beneficioso, aunque se toma seguimiento de labrecha restante hacia la excelencia nombrando estas como las primeras dos oportunida-des de mejora. Ahora bien si pasamos a los procesos de Mesa espesadora y Digestor elnivel arrojado por el sistema de monitoreo es totalmente inaceptable y estas se convier-ten en la tercera y cuarta oportunidad de mejora, las cuales son mas interesantes por elnivel de beneficio esperado.

Siendo asi las oportunidades de mejora.

Reactor Airedor

Filtro Banda

Mesa espesadora

Digestor

Segun los valores entregados en la tabla 6.1 y ademas por ventajas logısticas secentra la evaluacion de la tercera oportunidad.

Figura 8.2: Esquema subproceso Mesa Espesadora

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En este esquema del proceso se identifica con un cuadro rojo el cuello de botelladel proceso, ya que el proceso esta disenado para trabajar a 14[L/s] y la Bomba deshi-dratante solo puede llegar a flujo maximo de 6[L/s].

Figura 8.3: Rendimiento subproceso Mesa Espesadora

El efecto de esto se ve reflejado en que el maximo alcanzable en cuanto a valoresde rendimiento sera de 42,9[ %] como se ve en la figura -8.16, si analizamos la curvade funcionamiento de la bomba deshidratante:La demanda necesaria para trabajar a16[L/s] se ve representada por la lınea horizontal en 1000[l/min]. Debido a la densidaddel flujo (mayor al agua el modelo de la bomba no puede alcanzar ese rango de trabajopor ende, la unica solucion es cambiar la bomba a una que soporte esa demanda a esadensidad de flujo.

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Los efectos de esta modificacion en subproceso “Mesa Espesadora” se ven repre-sentados en la figura-8.4

Figura 8.4: Rendimiento general promedio subprocesos cambiando bomba deshidra-tante

Al llevar a cabo esta modificacion es posible llegar a la excelencia para el subpro-ceso “Mesa Espesadora” lo cual a su vez tiene un efecto en el rendimeinto genral de laplanta que se puede ver representado en la figura-8.5

Figura 8.5: Rendimiento general promedio subprocesos modificando “Mesa Espesado-ra”

Aquı se puede apreciar el aumento del rendimiento que es de un 8,67 % para esta-blecer el Rendimiento general promedio P.T.A.S. modificada en un 89,27 % a puertasde la excelencia competitiva.

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A priori se realiza una estimacion del beneficio en una modificacion al subproceso“Digestor” llegando hasta un valor de rendimiento general subproceso de 0,7[-] comose puede apreciar en la figura-8.6

Figura 8.6: Rendimiento general promedio subprocesos modificando “Digestor”

Finalmente en la figura-8.7 se puede apreciar el efecto estimado individual y com-puesto de las oportunidades de mejora en “Mesa Espesadora” y “Digestor”.

Figura 8.7: Rendimiento general planta promedio tras modificaciones individuales ycombinadas

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8.1. Horizonte Desarrollo

Anadir un apartado en donde se valore el estado de las fuentes de informacion,analogo a un filtro para no incorporar mediciones o calculos inexactos, la cual nocontribuye a un buen analisis y por ende a acertadas conclusiones. Para evitar caeren la saturacion de variables, lo cual impide analizar correctamente cualquier tipode informacion y en algunos casos produce el efecto de haber perdido el tiemposin obtener beneficios de tanta data.Se propone la siguiente metodologıa para poder evitar y/o eliminar el efecto desaturacion.

• Objetivos claros: Automatizar del proceso de captura de la informacion fil-trando y eliminando eficientemente todas aquellas mediciones o parametrosque no son relevantes para alcanzar los objetivos del proceso previamentedefinidos, los cuales deben estar alineados con los objetivos generales de laempresa.

• Valorar el estado de las fuentes de informacion: Del mismo modo se filtrael ingreso de la informacion pero en este caso se complementa este filtro deentrada mediante la evaluacion de la fuente de informacion, realizando unseguimiento periodico para controlar la calidad.

Mejorar representatividad de las curvas de evaluacion para el rendimiento y tasade calidad impuestas en esta etapa inicial, lo cual se debe realizar disenando,evaluando y comprobando siempre nuevos tipos de ecuaciones, para poder pasarde la evaluacion cualitativa a cuantitativa, buscando siempre la mejora continua.

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Disenar, estudiar e incorporar los indicadores para seguridad e inventario

Seguridad: El correcto funcionamiento del sistema de mantenimiento total tie-ne como resultado 0 accidentes. Las inspecciones monitoreando periodicamentelos sectores de la planta, sumando a esto sus intervenciones de mantenimientoproducen como resultado un ambiente de trabajo con mayor orden, limpieza ymayor seguridad laboral. Para aumentar el alcance del sistema de monitoreo esbeneficioso cuantificar los accidentes laborales midiendo su gravedad y frecuen-cia para generar.

Inventario: realizar monitoreo a situaciones tan vitales como la disponibilidad enbodega, proveedores de repuesto, costo asociado, criticidad del repuesto, tiempode despacho, genera efectos positivos, facilitando y conectando esta area con losprocesos de mantenimiento y operacion.

Incorporar algun sistema de deteccion temprana automatica para identificar lospatrones aleatorios sin criterio establecido como la racha de ciclos recurrentes

Del mismo modo que las evaluaciones de rendimientos y tasa calidad para todoslos subprocesos, es recomendable realizar la misma busqueda por una mayorrepresentatividad, en este caso para los criterios de los cuatro patrones aleatorios.

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Anexos

Tamano de la muestra Carta X Carta Rn A2 d3 D3 D4

2 1,880 0,853 0,0000 3,26863 1,023 0,888 0 2,57354 0,729 0,88 0,0000 2,28225 0,577 0,864 0 2,11446 0,483 0,848 0,0000 2,00397 0,419 0,833 0,0758 1,92428 0,373 0,82 0,1359 1,86419 0,337 0,808 0,1838 1,8162

10 0,308 0,797 0,2232 1,776811 0,285 0,787 0,2559 1,744112 0,266 0,778 0,2836 1,716413 0,249 0,77 0,3076 1,692414 0,235 0,763 0,3281 1,671915 0,223 0,756 0,3468 1,653216 0,212 0,75 0,3630 1,63717 0,203 0,744 0,3779 1,622118 0,194 0,739 0,3909 1,609119 0,187 0,734 0,4031 1,596920 0,18 0,729 0,4145 1,585521 0,173 0,724 0,4251 1,574922 0,167 0,72 0,4344 1,565623 0,162 0,716 0,4432 1,556824 0,157 0,712 0,4516 1,548425 0,153 0,708 0,4597 1,5403

Tabla 8.1: Factores para la construccion de las cartas de control

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CONTAMINANTES UNIDAD LIMITE MAXIMO PERMITIDOAceites y grasas Mg/L 20Aluminio Mg/L 5Arsenico Mg/L 0,5Boro Mg/L 0,75Cadmio Mg/L 0,01Cianuro Mg/L 0,2Cloruros Mg/L 400Cobre Total Mg/L 1Coliformes Fecales NMP/100 m 1000Indice de Fenol Mg/L 0,5Cromo Hexavalente Mg/L 0,05DBO mg O2/l 35*Fosforo Mg/L 10Fluoruro Mg/L 1,5Hidrocarburos Fijos Mg/L 10Hierro Disuelto Mg/L 5Manganeso Mg/L 0,3Mercurio Mg/L 0,001Molibdeno Mg/L 1Nıquel Mg/L 0,2Nitrogeno Total Kjeldahl Mg/L 50Pentaclorofenol Mg/L 0,009PH unidad 6,0-8,5Plomo Mg/L 0,05Poder Espumogeno Mg/L 7Selenio Mg/L 0,01Solidos Suspendidos Totales Mg/L 80*Sulfatos Mg/L 1000Sulfuros Mg/L 1Temperatura Celsius 35Tetracloroeteno Mg/L 0,04Tolueno Mg/L 0,7Triclorometano Mg/L 0,2Xileno Mg/L 0,5Zinc Mg/L 3

Tabla 8.2: Lımites maximos permitidos para la descarga de residuos lıquidos a cuerposde aguas fluviales (Fuente D.S. No 90)

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Figura 8.8: Ingreso mediciones Grupo generador

Figura 8.9: Ingreso mediciones Pre Tratamiento

Figura 8.10: Ingreso mediciones Reactor Aireador

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Figura 8.11: Ingreso mediciones Clarificador

Figura 8.12: Ingreso mediciones Camara Contacto

Subproceso Disponibilidad Rendimiento Tasa calidadGrupo Generador Disponibilidad Individual No aplica No aplicaPre tratamiento Disponibilidad ponderada No aplica Evaluacion CualitativaReactor Aireador Disponibilidad ponderada Valor oxıgeno disuelto Evaluacion CualitativaClarificador Disponibilidad Individual No aplica Evaluacion CualitativaCamara Cloracion Disponibilidad ponderada Valor Cloro disuelto No aplicaMesa espesadora Disponibilidad Serie Caudal trabajo Evaluacion CualitativaDigestor Disponibilidad ponderada Altura de lodos y Dıas retencion Valor oxıgeno disueltoFiltro Banda Disponibilidad Serie Caudal trabajo % Humedad lodos deshidratados

Tabla 8.3: Indice general del proceso para cada etapa

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Figura 8.13: Ingreso mediciones Mesa espesadora

117

Figura 8.14: Ingreso mediciones Digestor

118

Figura 8.15: Ingreso mediciones Filtro Banda

119

Figura 8.16: Curva Rendimiento Bomba ALLWEILER AEB 1E 550

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